肿瘤发生和演进的机制ppt课件.ppt

肿瘤tumorneoplasia 肿瘤的概念 肿瘤是机体在各种致瘤因素作用下 局部组织细胞的基因发生改变 导致异常增生而形成的新生物 通常形成局部肿块 正常细胞核内DNA 密码的基因除完成细胞功能外 尚有潜在调控细胞生长的基因原癌基因 pro oncogene 抑制细胞增殖的基因 细胞DNA损伤后能进行修复的DNA修复基因 DNArepairgene 和细胞DNA损伤后不能修复的凋亡基因 apoptoticgene 维持正常细胞生长 分化和稳定的遗传性状 肿瘤发生是致瘤因素作用于细胞核内DNA 使遗传密码发生改变 使某些细胞的调控基因或癌基因 oncogene 肿瘤抑制基因 tumorsuppressorgene TSG 凋亡基因 apoptoticgene 和DNA修复基因 DNArepairgene 异常表达 使正常细胞转化为肿瘤细胞 一 肿瘤的异常增生 肿瘤的增生与非肿瘤性增生的区别 炎症 损伤时增生的组织是适应机体的需要 当病因消除后 组织的结构 功能可恢复正常 增生就停止了 肿瘤组织生长旺盛 呈持续性 continous 自主性生长 self renewal 与机体不协调 即使致瘤因素停止刺激 仍保持自主性生长 与整个机体不协调相对无止境的旺盛生长 非肿瘤性增殖特点 1 多克隆性 polyclonal 2 反应性增生 是机体需要的 对机体有利 3 增殖的细胞或组织能够分化成熟 4 原因消除后不再继续增生 一般说机体内各种组织的细胞均可发生肿瘤 不同组织的细胞发生肿瘤的潜能不同 一般说成熟度低 增殖能力强的细胞成分 更容易发生肿瘤 二肿瘤的生长与扩散 一 生长方式 1 Expansivegrowth 膨胀性生长 2 Infiltrativegrowth 浸润性生长 3 Exophyticgrowth 外生性生长 二 肿瘤的生长速度 分化 细胞成熟的过程 一般说 良性肿瘤分化好 生长缓慢 而恶性肿瘤分化差 生长较快 倍增时间 Doublingtime 即肿瘤细胞增加一倍所需要的时间 细胞增殖周期 生长分数 细胞群体中处于增殖状态 S G2 M 的细胞比例 细胞丢失 坏死和凋亡 血管形成 营养的供应 Growthfraction 生长分数 处于增殖状态 S G2 M 的细胞比例生长最旺盛的肿瘤增殖指数也仅有20 左右 恶性肿瘤生长分数高 良性肿瘤生长分数低 细胞增殖周期 是指细胞从一次分裂结束开始生长 到下一次分裂结束所经历的过程 细胞增殖周期可分为两个时期 即间期和分裂期 细胞间期包括G1 S和G2期 G1期 DNA复制前的准备阶段 合成蛋白 糖类 脂类等 但不合成DNA 是细胞的最初生长期 决定G1期向S期转换的特定时期称起始点 或限制点 或检验点 受内外多种因素的控制 进入G1期的细胞有三种结局 连续分裂细胞 在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞 如表皮生发层细胞 部分骨髓细胞 休眠细胞暂不分裂 但在适当的刺激下可重新进入细胞周期 称G0期细胞 如淋巴细胞 肝细胞等 不分裂细胞 指不可逆地脱离细胞周期 不再分裂的细胞 又称终端细胞 如红细胞 神经 肌肉 多形核细胞等等 S期 DNA合成 在真核生物DNA与组蛋白结合 形成核小体 以核小体为单位进行复制 持续时间大约7 8小时 G2期 DNA复制完成后的准备阶段 合成大量蛋白质 能否进入M期 受G2期检验点的控制 历时较短而恒定 哺乳动物细胞一般为1 1 5小时 细胞分裂期即M期 从间期结束时开始 到新的间期出现时的一个阶段 它也是一个连续的动态变化过程 根据其主要变化特征 可将其分为前期 中期 后期和末期四个分期 前期 染色质逐渐凝集形成一定数目和形状的染色体 核膜及核仁逐渐解体消失 在间期复制的中心体分开 逐渐向细胞的两极移动 每个中心体的周围出现很多放射状的细丝 两个中心体之间的细丝连接形成纺锤体 这些细丝即是微管结构 中期 染色体高度凝集 并集中排列在细胞的中部平面上 形成赤道板 后期 染色体在着丝点处完全分离 各自成为染色单体 两组染色单体受纺锤丝牵引 分别向细胞两极移动 与此同时 细胞向两极伸长 中部的细胞质开始缩窄 细胞膜内陷 两个中心体已移到细胞的两极 纺锤体更明显 纺锤丝与每个染色体的着丝点相连 末期 染色体逐渐解螺旋恢复为染色质纤维 核仁和核膜重新出现 形成新的胞核 细胞中部继续缩窄变细 最后断裂形成两个子细胞 完成有丝分裂 子细胞即进入下一周期的间期 细胞周期调控 1 细胞周期检验点 细胞要分裂 必须正确复制DNA 合成足够的蛋白 细胞器 骨架等 和达到一定的体积 在获得足够物质支持分裂以前 细胞不可能进行分裂 细胞周期的运行 是在一系列称为检验点 checkpoint 的严格检控下进行的 当DNA发生损伤 复制不完全或纺锤体形成不正常 周期将被阻断 细胞周期检验点由感受异常事件的感受器 信号传导通路和效应器构成 细胞周期检验点 G1 S检验点 控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期 相关的事件包括 DNA是否损伤 细胞外环境是否适宜 细胞体积是否足够大 S期检验点 DNA复制是否完成 G2 M检验点 是决定细胞一分为二的控制点 相关的事件包括 DNA是否损伤 细胞体积是否足够大 中 后期检验点 纺锤体组装检验点 任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上 都会抑制APC的活性 引起细胞周期中断 2 细胞周期蛋白激酶 CDK 与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性 可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应 使细胞周期的不断运行 CDK激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎 发现的CDK在动物中有7种 各种CDK分子均含有一段相似的激酶结构域即PSTAIRE 与周期蛋白的结合有关 3 细胞周期蛋白激酶抑制剂 CKI 对细胞周期起负调控作用 CKI分为两大家族 Ink4 Inhibitorofcdk4 如P16 P15 P18c和P19 特异性抑制cdk4 cyclinD1 cdk6 cyclinD1复合物 Kip Kinaseinhibitionprotein 包括 P27 P57等 能抑制大多数CDK的激酶活性 4 细胞周期蛋白cyclin 周期蛋白激活CDK的作用 决定了CDK何时 何处 将何种底物磷酸化 从而推动细胞周期的前进 在脊椎动物中为A1 2 B1 3 C D1 3 E1 2 F G H等 分为G1型 G1 S型 S型和M型4类 各类周期蛋白均含有一段约100个氨基酸的保守序列 称为周期蛋白框 介导周期蛋白与CDK结合 不同类型的周期蛋白 D1 3 各亚型cyclinD 在不同细胞中的表达量不同 但具有相同的功效 细胞在生长因子的刺激下 G1期cyclinD表达 并与CDK4 CDK6结合成复合物 进而使下游的蛋白质如Rb磷酸化 磷酸化的Rb释放出转录因子E2F 促进许多基因的转录 如编码cyclinE A和CDK1的基因 在G1 S期 cyclinE与CDK2结合 促进细胞通过G1 S限制点而进入S期 在G2 M期 cyclinA cyclinB与CDK1结合 CDK1使底物蛋白磷酸化 如将组蛋白H1磷酸化导致染色体凝缩 核纤层蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件 细胞周期的时间 细胞周期和增殖 1 流式细胞仪检测不同细胞周期的比例 2 免疫组化检测Ki67或PCNA可以反应细胞增殖状态 细胞丢失 坏死 凋亡凋亡 是细胞的程序性死亡 由体内外某些因素触发细胞内预存的死亡程序所导致细胞的主动死亡过程 保障细胞正常遗传形状稳定的基础 组织胚胎发育 成体组织器官的激素撤退 成熟细胞的更换 自身免疫性疾病 肿瘤过程 凋亡细胞的主要特征是 染色质聚集 分块 位于核膜上 胞质凝缩 最后核断裂 细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体 凋亡小体内有结构完整的细胞器 还有凝缩的染色体 可被邻近细胞吞噬消化 因始终有膜封闭 没有内溶物释放 故不会引起炎症 凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质 但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止 核酸内切酶活化 导致染色质DNA在核小体连接部位断裂 形成约200bp整数倍的核酸片段 凝胶电泳图谱呈梯状 凋亡通常是生理性变化 而细胞坏死是病理性变化 细胞凋亡激活和执行蛋白 Caspase家族 Caspase属于半胱氨酸蛋白酶 相当于线虫中的ced 3 这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶 特点 酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲和性 总是在天冬氨酸之后切断底物 所以命名为caspase cysteineaspartate specificprotease 都是由两大 两小亚基组成的异四聚体 大 小亚基由同一基因编码 前体被切割后产生两个活性亚基 按功能分类 执行蛋白如caspase 3 6 7 它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白 引起凋亡 启动蛋白如caspase 8 9 受到信号后 能通过自剪接而激活 然后引起caspase级联反应 如caspase 8可依次激活caspase 3 6 7 凋亡执行蛋白Caspase3 6和7的功能 1 可激活核酸酶CAD caspase activatedDnase CAD能在核小体的连接区将其切断 形成约为200bp整数倍的核酸片段 正常情况下CAD存在于胞质中 并且与抑制因子ICAD DFF 45蛋白结合 不能进入细胞核 活化的Caspase可以降解ICAD DFF 45 释放出CAD 使它进入细胞核降解DNA 2 分解或剪切关键性细胞基质包括细胞骨架的结构蛋白 核蛋白如DNA修复酶 凋亡启动蛋白Caspase8和9的活化调控 1 受凋亡受体信号通路的激活 2 受凋亡酶活化因子的激活3 细胞中还具有caspase的抑制因子 称为IAPs inhibitorsofapoptosisproteins 属于一个庞大的蛋白家族 它们能通过BIR结构域 baculovirusIAPrepeatsdomain 与caspase结合 抑制其活性 如XIAP 诱导细胞凋亡的因素 死亡受体 离子照射 病毒攻击 细胞应激 生长因子或血清缺乏氧自由基等 T淋巴细胞释放的毒性颗粒 TNF tumournecrosisfactor TNFR1 TumourNecrosisFactorReceptor 1 DD deathdomain TRAF2 TNF associatedfactor2 TRADD TNFR associateddeathdomain TRAIL TNF relatedapoptosisinducingligand FADD Fas associateddeathdomain DED deatheffecterdomain DISC DeathInducingSignalingComplex RAIDD RIP associatedICH 1 CED 3homologousproteinwithadeathdomain CARD caspaserecruitmentdomain AIF apoptosisinducingfactor Apaf 1 apoptoticproteaseactivatingfactor 1 IAPs inhibitorsofapoptosisproteins BIR结构域 baculovirusIAPrepeatsdomain 1 死亡受体 细胞表面凋亡受体通过与细胞外特异性配体结合 激活caspase系列反应 传送凋亡信号 凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体 TNFR 家族的跨膜蛋白 包括 肿瘤坏死因子受体1 TNFR1 Fas又称APO 1 CD95receptor死亡受体4 DR4 肿瘤坏死因子凋亡诱导配体受体1 TRAIL R1 和死亡受体5 DR5 TRAIL R2 诱饵受体 Decoyreceptor 即 TRAIL R3 DcR1 TRAIL R4 DcR2 它们的配体属于TNF家族 1 肿瘤坏死因子受体1 TNFR 1 诱导的凋亡信号 TNF由T淋巴细胞和活化的巨噬细胞产生 TNF与TNFR1结合 通过受体分子的死亡结构域的相互识别与适配子TRADD结合 继而征集TRAF 2的结合 导致NF kB和JNK Ap 1通路活化 TRADD还可与FADD结合继而活化caspase8 2 由Fas和其配体介导的凋亡信号 Fas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域的胞内区 Fas的配体FasL与Fas结合后 Fas三聚化使胞内的DD区构象改变 然后与接头蛋白FADD的DD区结合 而后FADD的N端DED区 deatheffectordomain 就能与Caspase 8 或 10 前体蛋白结合 CD95 FADD caspase8复合物被称之为DISC DeathInducingSignalingComplex 引起caspase 8 10通过自身剪激活 它们启动caspase的级联反应 使caspase 3 6 7激活 2 凋亡酶激活因子1 Apaf 1 apoptoticproteaseactivatingfactor 1 1 含有3个结构域 CARD caspaserecruitmentdomain 结构域 能召集caspase 9 ced 4同源结构域 能结合ATP dATP C端结构域 含有色氨酸 天冬氨酸重复序列 当细胞色素c的结合到这一区域后 能引起Apaf 1多聚化而激活 2 Apaf 1具有激活Caspase 3的作用 而这一过程又需要细胞色素c Apaf 2 和caspase 9 Apaf 3 参与 Apaf 1 细胞色素c复合体与ATP dATP结合后 Apaf 1就可以通过其CARD结构域召集caspase 9 形成凋亡体 apoptosome 激活caspase 3 启动caspase级联反应 3 线粒体 细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放 细胞色素c能与Apaf 1 caspase 9前体 ATP dATP形成凋亡体 然后召集并激活caspase 3 进而引发caspases级联反应 导致细胞凋亡 细胞色素是通过线粒体PT孔和线粒体跨膜通道释放到细胞质中的 线粒体PT孔 permeabilitytransitionpore 主要由位于内膜的腺苷转位因子 Adeninenucleotidetranslocator ANT 和位于外膜的电压依赖性阴离子通道 VoltagedependentanionchannelVDAC 等蛋白所组成 PT孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素c释放 由线粒体释放的凋亡相关蛋白 细胞色素c 与Apaf caspase 9前体 ATP dATP形成凋亡体 启动Caspase途径 Smac蛋白 secondmitochondria derivedactivatorofcaspase 能通过N端的几个氨基酸与IAPs 凋亡抑制蛋白 的BIR结构域结合 从而解除IAP对caspase的抑制 凋亡诱导因子 AIF 引起核固缩和染色质断裂 核酸内切酶G EndoG 可以使DNA片段化 4 Bcl 2家族 Bcl 2为凋亡抑制基因 现已发现至少19个同源物 它们通过控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放调节凋亡过程 Bcl 2家族成员都含有1 4个Bcl 2同源结构域 BH1 4 和一个羧端跨膜结构域 transmembraneregion TM 其中BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域 BH3是与促进凋亡有关的结构域 根据功能和结构可将Bcl 2基因家族分为两类 抗凋亡蛋白如 Bcl 2 Bcl xl Bcl w Mcl 1 促进凋亡的如 Bax Bak Bad Bid Bim 在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构 如Bid Bad TM为跨膜结构域 BH1和BH2为空形成结构域 BH3和BH4为调节结构域 BH4是抗凋亡结构域 BH3是促进凋亡的结构域 Bcl 2蛋白主要定位于线粒体外膜 它拮抗促凋亡蛋白的功能 而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质 一旦细胞受到凋亡因子的诱导 它们可以向线粒体转位 通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道 或者开启线粒体的PT孔 导致线粒体细胞色素C释放 激活caspase 导致细胞凋亡 Bcl 2家族的促凋亡作用 Bcl 2家族蛋白对于线粒体PT孔的调节作用 促凋亡蛋白Bax等可以通过与ANT或VDAC的结合介导PT孔的开放 从而促进凋亡 Bax在线粒体外膜形成跨膜孔 导致细胞色素C和凋亡诱导因子 AIF 流出线粒体外 胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活 包括去磷酸化 如Bad 被caspase加工为活性分子 如Bid 从结合蛋白上释放出来 如Bim是与微管蛋白结合在一起的 Bcl 2家族蛋白抑制凋亡作用 Bcl 2或Bcl XL与Bax或Bad结合阻止跨膜孔形成 Bcl 2 Bcl xL等则可通过与Bax竞争性地与ANT结合 或者直接阻止Bax与ANT VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应 血管形成 Angiogenesis 肿瘤生长的关键因素血管形成的机制 肿瘤细胞产生血管生成因子vascularendothelialgrowthfactor VEGF basicfibroblastgrowthfactor bFGF 肿瘤 间质产生血管生成抑制因子血管生成生成抑制 Tumorangiogenesis 概念意义过程促血管形成和抑血管形成研究方法和观察指标 Conceptofangiogenesis Angiogenesis 从已存在的血管网中新生血管的过程 视网膜病 损伤和修复 缺血性病变 肿瘤的生长 浸润和转移 Vascularization 由血管母细胞生成血管的过程 胚胎发育 意义 肿瘤生长 1 肿瘤细胞与血管间的距离增加 2 血管结构紊乱 缺乏完整性易于塌陷 缺氧为肿瘤的浸润和转移提供条件 降解血管基底膜和细胞外基质 血管内皮细胞增生血管内皮细胞移动血管内皮细胞分化管腔的形成 血管形成是恶性肿瘤生长 浸润和转移的必要的生物学基础 恶性肿瘤由于生长快 但血管形成慢 造成供血不足 常易发生坏死 溃疡 出血等继发性改变 三 肿瘤的进展和异质性 肿瘤的进展 恶性肿瘤经过一定时间的生长后 更具侵袭性 同时获得更大的恶性潜能 这一现象称之为肿瘤的进展 肿瘤的异质性 构成恶性肿瘤的不同细胞亚型具有不同的生物学表型 如浸润 生长率 转移能力 核型 激素反应和对抗肿瘤药物的敏感性 这现象称为肿瘤异质性 四 肿瘤的扩散 良性肿瘤仅在原发部位生长扩大 而具有浸润性生长的恶性肿瘤 不仅可以在原发部位继续生长 蔓延 directspread 而且还可以通过各种途径扩散到身体其他部位 metastasis 1 直接扩散 肿瘤沿组织间隙 淋巴管 血管 神经束向邻近组织和器官侵袭蔓延 2 转移 肿瘤细胞从原发部位侵入淋巴管 血管或体腔 被带到其他部位继续生长 并形成与原发部位肿瘤组织学类型相同的肿瘤 这个过程叫转移 原发部位的肿瘤叫原发瘤 所形成的新肿瘤叫继发瘤或转移瘤 转移是恶性肿瘤最本质的表现 良性肿瘤不转移 只有恶性肿瘤才发生转移 恶性肿瘤中 只有少数肿瘤不发生或很少发生转移 如皮肤的基底细胞癌 脑的恶性胶质细胞瘤 应当指出 浸润是转移的基础 1 淋巴道转移 淋巴道转移是癌转移的重要途径 少数肉瘤如滑膜肉瘤 恶性纤维组织细胞瘤也可发生淋巴道转移 淋巴道转移与淋巴引流的方向相同 但少数情况下也可发生跳跃转移或逆行转移 瘤细胞侵入淋巴管 随淋巴液进入局部淋巴结 先聚集在边缘窦 逐渐累及破坏整个淋巴结 并可进一步转移到下一站引流淋巴结 最终经胸导管进入体循环 受累的淋巴结肿大 变硬 互相粘连成团 切面灰白而干燥 2 血道转移 血道转移是肉瘤转移的重要途径 少数癌如肾细胞癌 肝细胞癌 肺癌以及其它癌的晚期也发生血道转移 肝 肺是两个血道转移的靶器官 肿瘤侵入血管 随血流运行 到达远隔器官 肿瘤栓子进入门静脉引起肝转移 进入体静脉引起肺转移 进入肺静脉引起全身性转移 进入胸 腰 盆腔静脉 可通过吻合支 进入脊椎静脉丛引起脊椎 脑转移 3 种植性转移 Seeding 体腔内器官的肿瘤累及到器官的表面时 瘤细胞可脱落并种植到体腔各器官的表面 形成种植性转移瘤 腹腔 peritonealcavity 胸腔 pleuralcavity 最常受累 心包腔 蛛网膜下腔亦可受累 常在浆膜面形成多数转移结节 很少侵入器官的深层 并常伴血性积液 积液内可查到肿瘤细胞 三 侵袭和转移的机制 细胞外基质的浸润血管扩散 Vasculardissemination 肿瘤细胞的回家现象 Homing 恶性肿瘤局部浸润机制 肿瘤细胞间粘附力减少 detachment 粘附分子癌细胞与基底膜紧密附着 attachment 细胞外基质降解 degradation 蛋白酶癌细胞的移出 migration 阿米巴运动 肿瘤细胞相互分离 上皮粘连素表达下调 可降低细胞相互粘合的能力 另一些肿瘤由于连锁素基因的突变引起分离与基质成分粘附 肿瘤细胞与层粘连蛋白和纤维连接蛋白的连接对浸润和转移有关 细胞外基质降解 在瘤细胞侵袭边缘蛋白酶和抗蛋白酶之间的平衡被打破 蛋白酶占优势 肿瘤细胞的游走 移动 迁移 癌细胞借助于自身的阿米巴运动通过溶解的基底膜的缺损处游出 2 血管播散进入血液循环肿瘤细胞容易遭到宿主免疫防御系统的攻击和破坏 血小板与肿瘤细胞的聚集提高了肿瘤细胞的生存和植入能力 粘附分子CD44高水平表达的肿瘤易发生血管外播散 3 肿瘤细胞的 回家现象 肿瘤转移具有器官选择性 如前列腺癌首先转移到骨 支气管源性癌易侵犯肾上腺和脑 而神经母细胞瘤则转移到肝和骨 Why 1 靶器官的血管内皮细胞表达与肿瘤细胞相结合的配体 2 某些靶器官可能释放化学趋化因子 募集肿瘤细胞到达靶器官的部位 如胰岛素样生长因子I和II 3 某些情况下 靶器官的组织结构或环境不适应种植的肿瘤细胞生长 肿瘤转移的分子机制 肿瘤发生的分子基础是癌基因 抑癌基因 凋亡基因和DNA修复基因的改变 目前未发现单独的 转移基因 对于编码上皮粘连素基因和组织金属蛋白酶的抑制剂基因是否应作为 转移抑制基因 还有争论 在鼠的模型中 低转移潜能细胞株中抑癌基因nm23表达高 而高转移能力细胞株则下降了10倍 在一组乳癌中 有三个或少于三个淋巴结转移的nm23表达高 而淋巴结广泛转移的nm23表达同样降低 四 癌变机制 多因素 物理 化学 生物 遗传 免疫 多基因 癌基因 抑癌基因 凋亡基因 调节DNA修复和微卫星稳定基因多步骤 癌前期病变 不典型增生 原位癌 长期过程 一 多步骤 1癌前期病变 Precancerouslesions 是指一类具有癌变潜能的良性病变长期治疗不愈 可能癌变 常见的癌前病变有家族性大肠腺瘤病 大肠腺瘤 特别是绒毛状腺瘤 胃 膀胱 外阴 喉的乳头状瘤 慢性萎缩性胃炎 溃疡性结肠炎 口腔及外阴的粘膜白斑 子宫颈糜烂 病毒性肝炎引起的肝硬化 纤维囊性乳腺病 皮肤慢性溃疡等 2不典型增生 atypicalhyperplasia 指上皮的异常增生 增生的细胞大小不一 形态不一 核深染 核分裂像增多 排列紊乱 具有异型性 异型增生又可分为轻度 mild 中度 moderate 和重度 severe 重度异型增生接近原位癌 3 原位癌 是指癌细胞累及上皮全层 但尚未发生浸润 基底膜还完整的癌 这是最早期的癌 是完全可以治愈的 常见的有乳腺小叶原位癌 子宫颈原位癌 食管原位癌 乳腺导管内癌 二 多基因 1 原癌基因激活 Proto oncogenes 2 抑癌基因失活 Tumorsuppressorgenes 3 促凋亡和抑凋亡基因的改变4 调节DNA修复和微卫星稳定基因5 端粒和端粒酶 Telomereandtelomerase 6 DNA甲基化 methylation 原癌基因 Proto oncogene 概念 广泛存在于生物界各物种DNA内 对正常细胞的生长起着正调控作用的基因 原癌基因被激活 转化为癌基因 细胞过度增生 形成肿瘤 原癌基因的激活 pointmutation 点突变是指基因改变而导致单氨基酸的置换 geneamplification 原癌基因扩增导致表达蛋白的过量产生 chromosomalrearrangement 染色体易位 translocation 和倒转 inversion 导致基因的重排 使原癌基因移到其它基因的启动子或增强子附近 造成原癌基因异常表达 形成融合基因 原癌基因活化的结果 1 Alterationofgenestructure产生功能异常的蛋白产物2 Alterationsofgeneregulation促进生长的原癌基因 正常基因 过表达或不恰当地表达 Pointmutation P53pointmutation missenseandnonsense Missensemutation 175 213 245 248 249 273 282 不同功能的丢失 Nonsense 碱基的置换提前产生终止密码子 形成截断的无功能蛋白 Pointmutation Ras 12code GCC 甘 GTC 缬 inactivationofGTPase Rasisconstitutivelyactivated Chromosomaltranslocation Burkittlymphoma t 8 14 q24 q32 25 t 2 8 p12 q24 9 t 8 22 q24 q11 16 tanslocationofc myctoIgH Ig Ig resultinoverexpression Follicularlymphoma t 14 18 q32 q21 Translocationofbcl 2tonearIgHChronicmyelogenousleukemia t 9 22 translocationofc abltobcr PhiladelphiaChromosome Geneamplification DoubleminuteorhomogeneousstainingregionC erbB 2 breastcarcinoma N myc neuroblasttumor PCR PolymeraseChainReactionApplications Detectgenemutationsanddeletions p53 rasDetectgenetranslocations bcl 1 bcl 2 ssxt bcr abl pml rar a Detectgenerearrangements TCR T cellneoplasm andIgheavychain B cellneoplasms generearrangementsinvitroPCRdiagnosis blood feces andurine In situHybridizationTechnique In situHybridizationNMYCDuplication Doubleminutes inneuroblastoma In situHybridizationMantlecelllymphomat 11 14 BCL 1 11q13detectedbyYAC744e7 Red 14q32detectedbyPAC998D24 Green 14 11 14 t 11 14 t 11 14 NormalControl DHL 4CellLine In situHybridizationFollicularlymphomat 14 18 BCL 2 Green 14q32Red 18q21 18 18 18 14 t 14 18 已知癌基因发挥的作用 1 生长因子2 生长因子受体3 信号转导蛋白4 核调节蛋白 转录因子5 细胞周期调节因子cyclin cyclin dependentkinase CDK Growthfactor Growthfactorreceptor tyrosinekinaseactivity Transactivator Jun fos myb hif 癌基因蛋白发挥的作用生长因子与细胞膜上特异受体的结合 生长因子受体的暂时核有限性活化 激活胞浆内侧几个信号转导蛋白 第二信使将信号从胞浆转导至细胞核 核调节因子的诱导核活化 启动DNA转录 细胞进入周期 最终导致细胞分裂 ProteinsEncodedbyCancer relatedGenes ReceptorTypes G proteinCoupledReceptors GPCR ReceptorswithTyrosineKinase RTK ReceptorswithSer Thrkinase TGFb RCytokineReceptorsCellAdhesionReceptors integrinsAntigenReceptors TheGProteinActivation InactivationCycle SignalingPathwayofGPCR PolypeptideGrowthFactor Shc Grb2 P receptortyrosinekinase SOS Ras Raf cytoplasm MEK ERK Cellmembrane Non receptorPTKfamily RasRho Rho Rac cdc42controlofcytoskeletal JNK p38Rab 30memberssecretory endocyticpathwayRan protein RNAin outnucleusARF ADPribosylationfactor vesiculartrafficking RassuperfamilyofGTPase Complexityofsignalingeventsincells MultiplereceptorsconvergeonasingleG proteinonereceptorcouplestomorethanoneG proteinoneG proteinlinkstomorethanonepathway Measuredcellfunctions ComplexityofSignalingCascades Receptorinputs 肿瘤抑制基因 抗癌基因 antioncogene 是一类对细胞生长起负调节作用的基因 主要作用是抑制细胞的过度增殖 丢失 灭活或突变时 往往会使细胞呈恶性生长 常见肿瘤抑制基因 生长抑制因子 BRCA 1家族性乳腺癌细胞粘合调节蛋白 DDC大肠癌APC家族性息肉病信号传导调节因子 NF1神经纤维瘤病细胞核转录和细胞Rb视网膜母细胞瘤周期调节因子 WT 1Wilms瘤P53Li Fraumeni综合征 1 Rb基因Rb基因是首先从Retinoblastoma Rb 中发现的 Rb基因定位于13q14 编码分子量为105KD的核蛋白 调节细胞从G0 G1期进入S期 其突变可导致视网膜母细胞瘤的发生 并与骨肉瘤 乳腺癌及肺小细胞癌的发生关系密切 Kundson二次突变说 一个细胞要发生两次突变才能变成肿瘤细胞 遗传性肿瘤的第一次突变发生在生殖细胞 体细胞只要再有一次突变 即可转变为恶性肿瘤细胞 这种肿瘤可遗传 常有家族史 年轻发病 呈多发性或双侧性 散发性肿瘤 二次突变均需发生在同一个体细胞内 因而发病率低 常单发 发病较晚 2 NF1基因NF1基因定位于17q11 2基因产物直接抑制P21蛋白 ras 的活性其变异导致神经纤维瘤病 3 APC基因APC基因定位于5q21 22编码分子量为300KD的APC蛋白该蛋白参与细胞连接和信号传递其变异可导致家族性结肠腺瘤性息肉病 4 p53基因p53基因定位于17q13 1p53蛋白抑制ras c myc等癌基因的转化作用 调节DNA合成的启始很多人类的实体癌均有p53基因的突变 约70 80 的大肠癌有p53基因的突变 DNArepairgenes 1 Mismatchrepairsystem错配修复系统hereditarynonpolyposiscoloncancer HNPCC congenitalgeneticdefectinoneallele不能修复DNA复制错误2 Excisionrepairsystem切除修复系统着色性干皮病 Xerodermapigmentosum 皮肤癌发病增加不能修复紫外线引起的胸腺嘧啶二聚体 T T DNA甲基化 methylation 癌基因的低甲基化肿瘤抑制基因的高甲基化 一 物理致癌因素 1 电离辐射 包括x线 射线和亚原子微粒 粒子 粒子 质子和中子 等均能诱发染色体断裂 移位 基因突变而增加肿瘤发病率 2 紫外线作用于DNA 引起嘧啶二聚体形成 长期过度照射与皮肤鳞癌 基底细胞癌 黑色素瘤有关 3 长期吸入石棉纤维粉尘 可引起肺癌 胸膜间皮瘤 二 化学致癌因素 已知的致癌性化学物质1000多种 可分为两类 直接致癌物和间接致癌物 间接致癌物经代谢产生最终致癌物 通过亲电子基团与DNA共价结合 引起基因突变 化学致癌的多步骤过程部分间接致癌物需要不致癌的化学物质协同作用 大体上分为激发和促进两个阶段 1 激发 Initiation 即激发剂 致癌物 引起的不可逆的过程 细胞DNA受到损伤 成为潜在癌细胞 这些细胞在促进剂的进一步作用下 逐渐发展为癌细胞 2 促进 Promotion 促进剂 如巴豆油 酚 激素 药物 本身无致癌性 并不损伤DNA 可能在细胞增殖分化的调控水平上发挥作用 改变了基因的表达方式 促癌是一种缓慢的 10 20年 非特异的 可逆的过程 因而减少环境中的促进剂 在癌的防预中很有意义 三 生物致癌因素 1 DNA肿瘤病毒多瘤病毒 乳头瘤病毒 腺病毒 嗜肝病毒 疱疹病毒等可使动物