Recenti studi hanno evidenziato l'associazione dei livelli di vitamina D non soltanto con malattie dell'osso ma anche con diversi tipi di tumore, evidenziando la capacità della 1,25(OH) 2 D di ridurre il tasso di proliferazione di linee tumorali in coltura e di favorirne la differenziazione. Ciò può essere dovuto alla presenza dell'enzima 25-idrossivitamina D3-1α-idrossilasi, oltre che a livello delle cellule dei tubuli renali prossimali, anche in altre sedi extrarenali [295,296] ; a questo livello l'enzima non è regolato dal PTH e ha quindi un'attività indipendentemente dai livelli plasmatici di calcio, ciò è stato dimostrato dall'assenza a livello delle cellule del colon di recettori per il paratormone [297] . Inoltre l'esistenza di un controllo paracrino nei tessuti extrarenali per il controllo della proliferazione e differenziazione da parte della 1,25(OH) 2 D suppone un meccanismo di regolazione alternativo che coinvolge differenti ormoni e fattori di crescita. La dimostrazione della sintesi di 1,25(OH) 2 D in siti anche extrarenali e della stretta correlazione con la disponibilità di 25(OH)D spiega perché l'incidenza del tumore sia primariamente associata ai bassi livelli di quest'ultimo piuttosto che a quelli della 1,25(OH) 2 D [298] .Per differenziazione intendiamo l'insieme dei cambiamenti strutturali e funzionali che portano alla maturazione della cellula. Normalmente, le cellule tumorali maligne perdono questa capacità e vanno incontro ad anaplasia: alla base di questo deficit vi sono alterazioni strutturali del DNA cellulare, per lo più mutazioni le quali sono essenzialmente irreversibili.Diversi studi hanno evidenziato l'attività prodifferenziante, antiproliferativa, proapototica e antiangiogenetica [299] della vitamina D, in particolare nella fasi precoci di sviluppo del tumore, quando ancora la sintesi dell'ormone è elevata e riesce a contrastare l'iperproliferazione, mentre negli stadi tardivi il suo catabolismo supera la sintesi. È quindi stato dimostrato l'effetto negativo della vitamina D sulla crescita del carcinoma del colon retto [301][302][303] . Come questo avvenga non è ancora del tutto chiaro: nella figura 4.2 sono rappresentate le molecole coinvolte e le diverse interazioni che si ipotizzano alla base di questo meccanismo. viene quindi rilasciata nel citoplasma: in parte viene escreta nello spazio extracellulare ed in parte lega direttamente il recettore VDR. Legando il suo recettore, la vitamina D controlla la crescita delle cellule, sia normali che neoplastiche, modulando l'attività trascrizionale di geni chiave del controllo della proliferazione, differenziazione e apoptosi [305][306][307] .Come è possibile osservare nella figura 4.2, nelle cellule epiteliali della mucosa del colon, normalmente la β-catenina si lega al TCF4 (T-cell transcription factor-4) e stimola l'espressione di geni promuoventi la proliferazione cellulare quali c-myc e ciclina D1 [304,[308][309][310] . Questo è sotto il controllo di Wnt (Wingless-related MMTV integration site) e del suo recettore di superficie Frizzled. L'attivazione della via del segnale Wnt/β-catenina da parte di mutazioni dei componenti intracellulari, piuttosto che da alterazioni epigenetiche di inibitori del Wnt, è uno dei primi step delle tumorogenesi colorettale. Quando l'1,25(OH) 2 D lega il suo recettore VDR, questo a sua volta, attraverso la caderina-E, lega la β-catenina: ciò comporta la riduzione della disponibilità di quest'ultima nel legame con il complesso di trascrizione nucleare e la conseguente inibizione della crescita cellulare. Più recentemente è stato dimostrato che la 1,25(OH) 2 D attiva diverse chinasi coinvolte nell'inibizione del segnale di Wnt [311] . Il primo step di questo processo sembra essere l'influsso di calcio attraverso i canali di tipo L voltaggio-dipendenti [312] .Un altro possibile meccanismo antiproliferativo è dato dall'interazione diretta della vitamina D con i recettori dei fattori di crescita: nel grafico è inoltre possibile notare come questo ormone, inducendo l'influsso di calcio nella cellula, stimoli l'attività della PKCα (protein kinase C), la quale promuove, attraverso un processo di fosforilazione, l'attività di trascrizione del VDR, con un aumento dell'attività di alcuni mediatori dell'interruzione del ciclo cellulare, come le cicline p21 e p27 [313] , e di repressione del EGFR (epidermal growth factor receptor) [314] . Alcuni studi hanno evidenziato un aumento dell'espressione di CYP27B1 e VDR nel corso della progressione da adenoma a tumori ben e moderatamente differenziati (G1 e G2) e solo negli stadi di alto grado prevale la soppressione di questi elementi, in opposizione al CYP24A1 [315,316] . Ciò significa che inizialmente il sistema 1,25(OH) 2 D/VDR è attivato nelle cellule epiteliali del colon in risposta a stimoli mitogeni, quali quelli indotti da EGF e TGFα.È inoltre stato dimostrato come nelle cellule di un tumore scarsamente differenziato, l'espressione di VDR e CYP27B1 sia ridotta dal trattamento con EGF [317] .Il principale obiettivo della terapia verso la differenziazione della malattia tumorale è prima di tutto la cessazione della proliferazione di queste cellule, conseguenza dell'arresto del ciclo cellulare, e in alcuni casi la riduzione della sopravvivenza cellulare. A questo proposito è importante evidenziare la differente azione in base all'istotipo cellulare: infatti, contrariamente a quanto avviene per il tumore della prostata e della mammella, per i quali prevale l'apoptosi, nella leucemia mieloide, la differenziazione indotta dalla 1,25(OH) 2 D è accompagnata da un aumento della sopravvivenza cellulare [306,307] . L'evidenza del processo di differenzazione delle cellule del carcinoma del colon verso stadi maturativi superiori è data dall'espressione dell'enzima fosfatasi alcalina [318] , la quale è stata dimostrata sulla superficie dei microvilli e del sistema tubulovacuolare delle cellule "principali" della mucosa del colon, mentre è poco rappresentata nelle cellule tumorali. Sono stati più recentemente identificati altri markers di differenziazione quali l'ubiquitina e variazioni della "resistenza elettrica transepiteliale". In studi in vitro si sono evidenziate alcune variazioni morfologiche indotte dalla 1,25(OH) 2 D sulle cellule tumorali del carcinoma del colon: queste comprendono una maggiore adesione al substrato colturale, in presenza di cellule di forma piatta e poligonale dotate di una minore tumorigenicità quando impiantate in topi atimici. Evidenziando l'effetto protettivo della 1,25(OH) 2 D sulla carcinogenesi del colon indotta chimicamente in topi di laboratorio [319] , è stata dimostrata l'attività chiave del recettore della vitamina D (VDR) ed è stato proposto il possibile ruolo del VDR come marker di differenziazione delle cellule del tumore [320] . Già nel 1979 Stumpf et al. dimostrarono la presenza nel cuore, nello stomaco, nel pancreas, nel colon, nel cervello, nella cute, nelle gonadi e in altri organi, del recettore nucleare per la 1,25(OH) 2 D [296] . Studi su topi knockout, deficienti per il gene del recettore della vitamina D, evidenziano la comparsa di patologie dell'osso, alopecia, infertilità, ritardo di crescita senza lo sviluppo spontaneo di un tumore, ma l'incidenza è maggiore se esposti a carcinogeni o in seguito alla disattivazione di geni oncosoppressori [321] . Questi risultati sono stati seguiti da una serie di esperimenti che hanno messo in evidenza come i livelli di VDR subiscano un incremento nella fasi precoci della carcinogenesi ma siano molto inferiori in stadi più avanzati, scarsamente differenziati dal punto di vista istologico [322][323][324] . L'aumento dei livelli di recettore della vitamina D nelle cellule differenziate del colon è correlato al fatto che la 1,25(OH) 2 D è responsabile dell'aumento dell'attività del fattore di trascrizione della proteina AP-1 (activating protein-1), componente a valle della cascata della MAP-Kinasi (miogeno-activated protein), con espressione del gene che codifica per VDR [325] . Ciò comporta un ulteriore aumento dei livelli di 1,25(OH) 2 D, ma l'evento iniziale di attivazione della cascata del segnale non è stato ancora ben identificato. Si è ipotizzato un possibile ruolo dell'attivazione della PKCα da parte del calcio intracellulare [326] .Il ruolo emergente del VDR è dato dalla capacità di questo di interagire con la β-catenina e attraverso questa inibire la sua attività oncogenica nelle cellule del colon. Ciò non è limitato al legame con il VDR ma sono coinvolti anche altri recettori nucleari, come il recettore per l'acido retinoico (RAR) [327] e il recettore per gli androgeni.