第十三章 细胞的癌变

第十九章 细胞的癌变,一、癌的一般特性 1、概念 肿瘤（tumor）：在致瘤因素作用下，细胞的增殖活动失常，突破了正常的调控机制而异常快速增殖，形成了组织肿块，这种由于异常增殖而形成的细胞群。 良性肿瘤：仅快速增殖而不播散，与周围组织边界明显。 恶性肿瘤：细胞不仅异常快速增殖，而且可发生扩散转移，特称为癌 (cancer)。,转化细胞：体外生长的正常细胞，受到肿瘤病毒感染后，在形态和生理代谢方面都产生了癌细胞的特性，而且可不受控制地增殖下去，这种经转化变成了具有癌细胞属性的细胞称为转化细胞。 转化细胞与体内的癌细胞在属性上没有差别，因此，转化细胞就成了研究癌细胞的重要材料。2、癌的主要特征A.不受机体整体的制约，“为所欲为”地快速增殖。B.除侵占正常细胞所占的空间外，还发生扩散和转移，形成新的病灶，原发部位为原发癌，转移部位称为继发癌。,二、癌细胞的主要特征（一）形态学方面：1、细胞外形改变：细胞表面圆泡增加，外形变圆。,正常细胞扁平接触，单层排列,转化细胞变圆，趋向叠摞生长,2、细胞骨架结构紊乱： 癌细胞中微管变短，排列紊乱，微丝发生结构异常。癌细胞外形的改变就与细胞骨架结构紊乱有关。3、核异常： 核的大小和形状发生改变，参差不齐，核型明显异常，发生基因扩增或缺失，染色体发生丢失、重复、易位的概率比正常细胞大为增加。常出现染色体片段、双微小染色体。4、质膜结构发生变化： 间隙连接减少或消失，细胞通讯受阻；有的表面受体性质发生改变，信号转导途径受到影响。,总结：癌细胞大小形态不一，通常比它的源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞，可达1:1，正常的分化细胞核质比仅为1:4-6。核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈非整倍态（aneuploidy），某些染色体缺失，而有些染色体数目增加。正常细胞染色体的不正常变化，会启动细胞凋亡过程，但是癌细胞中，细胞凋亡相关的信号通路产生障碍，也就是说癌细胞具有不死性。,线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生，如嗜酸性细胞腺瘤中肥大的线粒体紧挤在细胞内，肝癌细胞中出现巨线粒体。细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常。细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗体（tumor associated antigen）。,（二）生理变化：1、无限分裂： 在适宜的条件下，癌细胞可无限增殖，失去了最高分裂指数，成了不死的“永生”细胞。细胞周期失控，就像寄生在体内的微生物，不受正常生长调控系统的控制，能持续的分裂与增殖。2、接触抑制现象丧失： 正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长。癌细胞的接触抑制现象的丧失是由于细胞内部调节机制失常造成的，与细胞增殖速率无关。,肿瘤细胞失去接触抑制现象,3、细胞粘着性减弱-体内表现为易扩散、转移；体外表现为贴壁能力下降。 细胞粘着和连接相关的成分发生变异或缺失，相关信号通路受阻，细胞失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运动能力，并且能产生酶类，使血管基底层和结缔组织穿孔，使它向其它组织迁移。,肿瘤的迁移,4、易于被凝集素凝集： 与正常细胞相比，癌细胞更容易被凝集素所凝集，引起癌细胞凝集所需的凝集素浓度比正常细胞的低得多。这主要是由于质膜的结构发生了深刻变化，糖蛋白受体在质膜中的运动性增强，凝集素更容易与其受体结合簇集，形成更多横桥。,（三）生化变化1、质膜的化学成分发生改变：如膜中糖脂、糖蛋白含量减少，糖鞘脂和某些膜蛋白丧失。2、高尔基体成分变化：高尔基体中缺少了某些糖基转移酶，糖蛋白合成受阻。3、纤连蛋白分泌量减少：引起细胞与基底物的结合减弱，细胞容易发生转移。4、产生新的膜抗原：这些抗原是由细胞正常膜抗原修饰而成。,5、对生长因子的需求量降低：体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞，是因为自分泌或其细胞增殖的信号途径不依赖于生长因子。某些固体瘤细胞还能释放血管生成因子，促进血管向肿瘤生长。获取大量繁殖所需的营养物质。6、分泌多种蛋白酶：癌细胞由于能分泌一些蛋白酶，可水解细胞外基质和基膜，获得了可穿过组织和基膜进入血液循环和淋巴循环的能力，发生转移。,三、癌的发生与致癌剂： 癌是由正常细胞突变而来，能引起细胞癌变的物质称为致癌剂。根据致癌剂( carcinogen)本身的性质可分3类：1、物理致癌剂：电离辐射 辐射致癌的机制：染色体或基因的突变；基因表达改变；激活潜伏的致癌病毒。紫外线，X-射线 可引起细胞DNA断裂、交联和染色体畸变，抑制皮肤的免疫功能，诱发皮肤癌、基底细胞癌和黑色素瘤。,2、化学致癌剂：已知数千种，如，苯类物质，石棉类物质等。 化学致癌物的作用机理：a.可与 DNA、RNA、蛋白质等生物大分子中的亲核基团发生作用，引起碱基颠换、缺失，DNA交联、断裂，染色体畸变等。b.引起细胞中胞嘧啶的甲基化水平降低。,3、致癌病毒 能引起细胞癌变的病毒称为肿瘤病毒（tumor virus），分DNA病毒和RNA病毒。这些病毒进入细胞后，其遗传物质可整合到细胞基因组中，成为新的遗传因子，并可有条不紊地诱导正常细胞转化为癌细胞。,恶性肿瘤的形成往往涉及多个基因的改变。譬如当刺激细胞增殖相关基因发生了改变，基因产物或活性增强，但是只要抑制细胞增殖和抑制细胞迁移的基因不发生改变，则不可能形成恶性肿瘤。癌的形成与原癌基因和抑癌基因的突变均有关。,四、癌基因和抑癌基因：（一）概念：1、原癌基因（proto-oncogene）具有引起细胞癌变潜能的基因。正常情况下，这些基因的正常表达是个体发育、细胞增殖、组织再生等生命活动所必需的，只有发生突变才有致癌作用。2、癌基因控制细胞生长、分裂的正常基因发生突变，并引起正常细胞癌变的基因。或者说，原癌基因被激活后变为癌基因。3、抑癌基因细胞中存在的一类与遏制细胞增殖有关的基因，当这类基因缺失或失活，也可引起细胞癌变，这类基因称为抑癌基因。,(二)原癌基因与抑癌基因的不同之处： 原癌基因是细胞生长信号转导和调节有关的基因，属显性基因，只要一个副本突变，即可导致癌变；抑癌基因是隐性基因，需要两个等位基因均发生突变失活，才能引起细胞癌变。在正常细胞中，原癌基因和抑癌基因协调配合，共同维持细胞的正常增殖活动。,（三）原癌基因蛋白的种类：原癌基因(oncogene)是细胞内与细胞增殖、分化和迁移相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。原癌基因的产物主要包括：生长因子，如sis，生长因子受体，如fms、erbB，蛋白激酶及其它信号转导组分，如src、ras、raf，细胞周期蛋白，如bcl-1，细胞凋亡调控因子，如bcl-2，转录因子，如myc、fos、jun。,原癌基因的产物,原癌基因产物：生长因子生长因子受体信号转导组分细胞周期蛋白细胞凋亡调节蛋白转录因子,原癌基因的类型,（四）原癌基因的激活与细胞癌变 基因本身或其调控区发生变异，导致基因的过表达，或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤。1、原癌基因的激活途径：（1）点突变：所谓点突变是指基因中只有一对碱基发生了改变。由于核酸序列发生了改变，合成了异常的蛋白质产物，从而导致细胞出现转化表型。如膀胱癌中的c-Ha-ras基因仅有一个核苷酸的变异。,（2）插入突变： 原癌基因可由于反转录病毒的插入而转变为癌基因。这种转变有两种方式：a.基因的序列改变或截断，致使编码的蛋白异常；b.原癌基因受到了病毒基因组中启动子和增强子的控制，合成了过多的蛋白质或者在不恰当的情况下合成了蛋白。 此外，病毒的DNA副本可直接插入到宿主细胞基因组中临近原癌基因的部位，或者插入到原癌基因之中，结果使此基因变为癌基因。,（3）染色体重排：染色体部分序列通过倒位或易位重新连接的畸变。如B淋巴瘤细胞的染色体易位，使c-myc基因靠近免疫球蛋白的增强子，从而导致c-myc基因的转录活性提高了5-10倍，基因表达产物过量，细胞快速增殖，发生癌变。（4）基因扩增，即某基因的拷贝数增加。存在于某些造血系统恶性肿瘤中，如前髓细胞性白血病中，c-myc扩增8-32倍。基因扩增导致合成了过多的Myc蛋白，导致细胞快速增殖。,（五）抑癌基因蛋白的种类 抑癌基因的作用：抑制细胞增殖；促进细胞分化；和抑制细胞迁移。抑癌基因的产物主要包括：转录调节因子：如Rb、p53；负调控转录因子：如WT；周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDKI），如p21； ras GTP酶活化蛋白：如NF-1； DNA修复因子：如BRCA1、BRCA2；磷酸脂酶：如PTEN；细胞粘附分子：如DCC。,抑癌基因的类型,p53