肿瘤发生和演进的机制

1、肿瘤肿瘤 tumor neoplasiatumor neoplasia 正常细胞核内正常细胞核内DNADNA，密码的基因除完成细，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胞功能外，尚有潜在调控细胞生长的基因原癌基因原癌基因（pro-oncogenepro-oncogene）、）、抑制细胞增抑制细胞增殖的基因殖的基因、细胞、细胞DNADNA损伤后能进行修复的损伤后能进行修复的DNADNA修复基因修复基因(DNA repair gene)(DNA repair gene)和细胞和细胞DNADNA损伤后不能修复的损伤后不能修复的凋亡基因凋亡基因(apoptotic (apoptotic

2、 gene)gene)维持正常细胞生长、分化和稳定的遗维持正常细胞生长、分化和稳定的遗传性状。传性状。 肿瘤发生是致瘤因素作用于细胞核内肿瘤发生是致瘤因素作用于细胞核内DNADNA，使遗传密码发生改变，使某些细胞的调控使遗传密码发生改变，使某些细胞的调控基因或基因或癌基因癌基因（oncogeneoncogene）、）、肿瘤抑制基肿瘤抑制基因因(tumor suppressor gene, TSG)(tumor suppressor gene, TSG)、凋亡凋亡基因基因(apoptotic gene)(apoptotic gene)和和DNADNA修复基因修复基因(DNA (DNA repai

3、r gene)repair gene)异常表达，使正常细胞转化异常表达，使正常细胞转化为肿瘤细胞。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：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。常，增生就停止了。肿瘤组织生长旺盛，呈肿瘤组织生长旺盛，呈持续性持续性(continous)(continous)、自主性生长自主性生长(self-renewal)(self-renewal)，与机体不协调，与机体不协调，即，即使致

4、瘤因素停止刺激，仍保持自主性生长。使致瘤因素停止刺激，仍保持自主性生长。与整个机体不协调与整个机体不协调相对无止境的旺盛生长相对无止境的旺盛生长非肿瘤性增殖特点：非肿瘤性增殖特点：1 1、多克隆性、多克隆性(polyclonal)(polyclonal)2 2、反应性增生，是机体需要的，对机体有利、反应性增生，是机体需要的，对机体有利; ;3 3、增殖的细胞或组织能够分化成熟、增殖的细胞或组织能够分化成熟; ;4 4、原因消除后不再继续增生、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一般说机体内各种组织的细胞均可发生肿瘤。发生肿瘤。 不同组织的细胞发生肿瘤的潜能不不同组织的细

5、胞发生肿瘤的潜能不同。一般说成熟度低、增殖能力强的细同。一般说成熟度低、增殖能力强的细胞成分，更容易发生肿瘤。胞成分，更容易发生肿瘤。 二 肿瘤的生长与扩散肿瘤的生长与扩散2 2、Infiltrative growthInfiltrative growth（浸润性生长）（浸润性生长） 二）、肿瘤的生长速度二）、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。好，生长缓慢；而恶性肿瘤分化差，生长较快。 倍增时间（倍增时间（Doubling timeDoubling time）：即肿瘤细胞增加）：即肿瘤细

6、胞增加一倍所需要的时间一倍所需要的时间( (细胞增殖周期？）；细胞增殖周期？）； 生长分数：细胞群体中处于生长分数：细胞群体中处于增殖状态增殖状态（S S、G2G2、M M）的细胞比例；的细胞比例； 细胞丢失：坏死和细胞丢失：坏死和凋亡凋亡； 血管形成血管形成：营养的供应；：营养的供应；Growth fractionGrowth fraction（生长分数）（生长分数）l处于增殖状态处于增殖状态（S S、G2G2、M M）的细胞比例）的细胞比例l生长最旺盛的肿瘤生长最旺盛的肿瘤增殖指数也仅有增殖指数也仅有20%20%左右。左右。l恶性肿瘤生长分数恶性肿瘤生长分数高；良性肿瘤生长高；良性肿瘤生长

7、分数低；分数低；细胞增殖周期细胞增殖周期: 是指细胞从一次分裂结束开始生长，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。为两个时期，即间期和分裂期。 细胞间期包括细胞间期包括G1G1、S S和和G2G2期：期：G1G1期期：DNADNA复制前的准备阶段，复制前的准备阶段，合成蛋白、糖类、脂合成蛋白、糖类、脂类等，但不合成类等，但不合成DNADNA，是细胞的最初生长期。决定，是细胞的最初生长期。决定G1G1期向期向S S期转换的特定时期称起始点（或限制点，或检期转换的特定时期称起始点（或限

8、制点，或检验点），受内外多种因素的控制。验点），受内外多种因素的控制。 进入进入G1G1期的细胞有三种结局：期的细胞有三种结局：连续分裂细胞连续分裂细胞，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。生发层细胞、部分骨髓细胞。休眠细胞暂不分裂休眠细胞暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0G0期细胞，期细胞，如淋巴细胞、肝细胞等。如淋巴细胞、肝细胞等。不分裂细胞不分裂细胞，指不可逆地，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称

9、终端细胞，如红细胞、神经、肌肉、多形核细胞等等。红细胞、神经、肌肉、多形核细胞等等。S S期期：DNADNA合成，在真核生物合成，在真核生物DNADNA与组蛋白结与组蛋白结合，形成核小体合，形成核小体, ,以核小体为单位进行复制。以核小体为单位进行复制。持续时间大约持续时间大约7 78 8小时。小时。 G2G2期期：DNADNA复制完成后的准备阶段：复制完成后的准备阶段：合成大合成大量蛋白质，能否进入量蛋白质，能否进入M M期，期，受受G2G2期检验点期检验点的的控制，历时较短而恒定，哺乳动物细胞一般控制，历时较短而恒定，哺乳动物细胞一般为为1 11.51.5小时。小时。细胞分裂期即细胞分裂期

10、即M M期：期： 从间期结束时开始，到新的间期出现时的一个阶段，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，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。可将其分为前期、中期、后期和末期四个分期。前期前期：染色质逐渐凝集形成一定数目和形状的染色体，：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，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

11、心体之间的细丝连接形成纺锤体，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。这些细丝即是微管结构。 中期中期：染色体高度凝集，并集中排列在细胞的中染色体高度凝集，并集中排列在细胞的中部平面上，形成赤道板。部平面上，形成赤道板。后期后期： 染色体在着丝点处完全分离，各自成为染色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。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

12、明显，纺锤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丝与每个染色体的着丝点相连。 末期末期：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（check point）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

13、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

14、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对细胞周期起负调控作用; ; CKICKI分为两大家族分为两大家族: : Ink4(Inhibitor of cdk Ink4(Inhibitor of cdk 4)4)，如，如P16P16、P15P15、P18cP18c和和P19P19，特异性抑制特异性抑制cdk4cdk4cyclin D1cyclin D1、cdk6cdk6cyclin D1cyclin D1复合物。复合物。 Kip(Kinas

15、e inhibition Kip(Kinase inhibition protein)protein)：包括、：包括、P27P27、P57P57等，能抑制大多数等，能抑制大多数CDKCDK的激酶的激酶活性活性; ;4、细胞周期蛋白 cyclincyclin: 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激酶复合体激

16、酶复合体脊椎动物脊椎动物CyclinCyclinCDKCDKG G1 1-CDK-CDKCyclin DCyclin D* *CDK4 CDK4 、6 6G G1 1/S-CDK/S-CDKCyclin ECyclin ECDK2CDK2S-CDKS-CDKCyclin ACyclin ACDK2CDK2M-CDKM-CDKCyclin BCyclin BCDK1(CDC2)CDK1(CDC2)* D1-3，各亚型cyclin D，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cyclin D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

17、酸化的Rb释放出转录因子E2F，促进许多基因的转录，如编码cyclin E、A和CDK1的基因。在G1-S期，cyclin E与CDK2结合，促进细胞通过G1/S限制点而进入S期。 在G2-M期，cyclin A、cyclin B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的时间细胞周期和增殖：细胞周期和增殖：1 1、流式细胞仪检测不同细胞周期的比例；、流式细胞仪检测不同细胞周期的比例；2 2、免疫组化检测、免疫组化检测Ki67Ki67或或PCNAPCNA可以反应细胞增殖状态；可以反应细胞增殖

18、状态；细胞丢失细胞丢失坏死凋亡坏死凋亡 凋亡：是细胞的程序性死亡；凋亡：是细胞的程序性死亡；区别点区别点细胞凋亡细胞凋亡细胞坏死细胞坏死起因起因生理或病理性生理或病理性病理性变化或剧烈损伤病理性变化或剧烈损伤范围范围单个散在细胞单个散在细胞大片组织或成群细胞大片组织或成群细胞细胞膜细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小保持完整，一直到形成凋亡小体体破损破损染色质染色质凝聚在核膜下呈半月状凝聚在核膜下呈半月状呈絮状呈絮状细胞器细胞器无明显变化无明显变化肿胀、内质网崩解肿胀、内质网崩解细胞体积细胞体积固缩变小固缩变小肿胀变大肿胀变大凋亡小体凋亡小体有，被邻近细胞或巨噬细胞吞有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬噬

19、无，细胞自溶，残余碎片无，细胞自溶，残余碎片被巨噬细胞吞噬被巨噬细胞吞噬基因组基因组DNADNA有控降解，电泳图谱呈梯状有控降解，电泳图谱呈梯状随机降解，电泳图谱呈涂随机降解，电泳图谱呈涂抹状抹状蛋白质合成蛋白质合成有有无无调节过程调节过程受基因调控受基因调控被动进行被动进行炎症反应炎症反应无，不释放细胞内容物无，不释放细胞内容物有，释放内容物。有，释放内容物。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

20、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（cysteine aspartate-specific protease）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

21、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。凋亡执行蛋白凋亡执行蛋白Caspase3Caspase3、6 6和和7 7的功能的功能1）可激活核酸酶CAD（caspase-activated Dnase),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

22、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。凋亡启动蛋白凋亡启动蛋白Caspase 8Caspase 8和和9 9的活化调控的活化调控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（inhibitors of apoptosis proteins），属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过BIR结构域（baculovirus IAP repeats domain）与caspase结合，抑制其活性，如XIAP。诱

23、导细胞凋亡的因素：诱导细胞凋亡的因素：l死亡受体死亡受体；l离子照射；离子照射；l病毒攻击；病毒攻击；l细胞应激：细胞应激：生长因子或血清缺乏生长因子或血清缺乏氧自由基等；氧自由基等；lT T淋巴细胞释放的毒淋巴细胞释放的毒性颗粒性颗粒 TNF (tumour necrosis factor) TNFR1 (Tumour Necrosis Factor Receptor-1) DD (death domain） TRAF2 (TNF-associated factor 2) TRADD （TNFR-associated death domain） TRAIL (TNF-related apop

24、tosis inducing ligand) FADD (Fas-associated death domain) DED (death effecter domain) DISC (Death Inducing Signaling Complex) RAIDD (RIP-associated ICH-1 / CED-3 homologous protein with a death domain) CARD (caspase recruitment domain) AIF (apoptosis inducing factor) Apaf-1 （apoptotic protease activ

25、ating factor-1 ） IAPs（inhibitors of apoptosis proteins） BIR结构域（baculovirus IAP repeats domain） 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 （TNFR 1） FasFas又称APO-1/CD95 receptor 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(Decoy recep

26、tor)即（ TRAIL R3/DcR1、 TRAIL R4/DcR2、).它们的配体属于TNF家族。1 1）肿瘤坏死因子受体）肿瘤坏死因子受体1 1（TNFR-1)TNFR-1)诱导的凋亡信号：诱导的凋亡信号：TNFTNF由由T T淋巴细胞和活化的巨噬淋巴细胞和活化的巨噬细胞产生细胞产生 ；TNFTNF与与TNFR1TNFR1结合，通过受体结合，通过受体分子的死亡结构域的相互识别分子的死亡结构域的相互识别与适配子与适配子TRADDTRADD结合结合, ,继而征集继而征集TRAFTRAF2 2的结合，导致的结合，导致NF-kB NF-kB 和和 JNK/Ap-1 JNK/Ap-1 通路活化；通

27、路活化；TRADDTRADD还可与还可与FADDFADD结合继而结合继而活化活化caspase 8;caspase 8;2 2）由）由FasFas和其配体介导的凋亡信号：和其配体介导的凋亡信号：FasFas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为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。死亡结构域的胞内区。FasFas的配体的配体FasLFasL与与FasFas结合后，结合后，FasFas三聚化使胞内三聚化使胞内的的DDDD区构象改变，然后与接头蛋白区构象改变，然后与接头蛋白FADDFADD的的DDDD区结合，而后区结合，而后FADDFADD的的N N端端DEDDED区（区（de

28、ath death effector domaineffector domain）就能与）就能与Caspase-8Caspase-8（或（或- -1010）前体蛋白结合。）前体蛋白结合。CD95FADD- caspase 8复合物被称之为DISC DISC (Death Inducing Signaling Complex. )引起引起caspase-8caspase-8、1010通过自身剪激活，它们启动通过自身剪激活，它们启动caspasecaspase的级联反应，使的级联反应，使caspase-3caspase-3、-6-6、-7-7激活。激活。2、凋亡酶激活因子1（Apaf-1)（apo

29、ptotic protease activating factor-1） 1）含有3个结构域： CARD（caspase recruitment domain）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 2）Apaf-1Apaf-1具有激活Caspase-3Caspase-3的作用，而这一过程又需要细胞色素c c（Apaf-2Apaf-2）和caspase-9caspase-9（Apaf-3Apaf-3）参与。Apaf-1Apaf-1/细胞色

30、素c复合体与ATP/dATPATP/dATP结合后，Apaf-1Apaf-1就可以通过其CARDCARD结构域召集caspase-9caspase-9，形成凋亡体(apoptosome(apoptosome），），激活caspase-3caspase-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-1Apaf-1、caspase-9caspase-9前体、ATP/dATPATP/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

31、放到细胞质中的。 线粒体PTPT孔（permeability transition porepermeability transition pore）：）：主要由位于内膜的腺苷转位因子（Adenine nucleotide Adenine nucleotide translocatortranslocator，ANTANT）和位于外膜的电压依赖性阴离子通道（Voltage dependent anion channel VDACVoltage dependent anion channel VDAC）等蛋白所组成，PTPT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

32、白： 细胞色素c：与Apaf、 caspase-9caspase-9前体、ATP/dATPATP/dATP形成凋亡体，启动Caspase途径； Smac 蛋白（second mitochondria-derived activator of caspase）：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 (Endo G)： 可以使DNA片段化。4 4、Bcl-2Bcl-2家族家族 Bcl-2Bcl-2为凋亡抑制基因，现已发现至少1919个同源物，它们通过控制线粒体中细胞

33、色素c等凋亡因子的释放调节凋亡过程。 Bcl-2Bcl-2家族成员都含有1-41-4个Bcl-2Bcl-2同源结构域(BH1-4)(BH1-4)，和和一个羧端跨膜结构域(transmembrane region,TM)transmembrane region,TM)。其中BH4BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域，BH3BH3是与促进凋亡有关的结构域。 根据功能和结构可将Bcl-2Bcl-2基因家族分为两类： 抗凋亡蛋白如：Bcl-2Bcl-2、Bcl-xlBcl-xl、Bcl-wBcl-w、Mcl-1Mcl-1； 促进凋亡的如：BaxBax、BakBak、BadBad、BidBid、BimBim

34、，在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3BH3结构，如BidBid、BadBad。TMTM为跨膜结构域；为跨膜结构域；BH1BH1和和BH2BH2为空形成结构域；为空形成结构域；BH3BH3和和BH4BH4为调节结构域；为调节结构域；BH4BH4是抗凋亡结构域，BH3BH3是促进凋亡的结构域。 Bcl-2Bcl-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PTPT孔,导致线粒体细胞色素C释放，激活caspase,导致细胞凋亡。Bcl-2Bcl-2家族的促

35、凋亡作用家族的促凋亡作用: : Bcl-2Bcl-2家族蛋白对于线粒体PT孔的调节作用：促凋亡蛋白BaxBax等可以通过与ANTANT或VDACVDAC的结合介导PTPT孔的开放，从而促进凋亡。 BaxBax在线粒体外膜形成跨膜孔，导致细胞色素C C和凋亡诱导因子（AIF)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-2Bcl-2家族蛋白抑制凋亡作用： Bcl-2Bcl-2或Bcl-XLBcl-XL 与BaxBax或BadBad结合阻止跨膜孔形成

36、； Bcl-2Bcl-2、Bcl-xLBcl-xL等则可通过与BaxBax竞争性地与ANTANT结合，或者直接阻止BaxBax与ANTANT、VDACVDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。血管形成（血管形成（AngiogenesisAngiogenesis）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vascular endothelial growth factor (VEGF)basic fibroblast growth factor (bFGF)肿瘤/间质产生血管生成抑制因子 血管生成 生成抑制Tumor angiogenesis 概念 意义 过程 促血管形成和抑血管形成 研

37、究方法和观察指标Concept of angiogenesis 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。移的必要的生物学

38、基础。 恶性肿瘤由于生长快，但血管形成慢，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、造成供血不足，常易发生坏死、溃疡、 出血等继发性改变。出血等继发性改变。四）、肿瘤的扩散四）、肿瘤的扩散良性肿瘤仅在原发部位生长扩大，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、蔓延在原发部位继续生长、蔓延(direct (direct spread)spread)，而且还可以通过各种途径扩散，而且还可以通过各种途径扩散到身体其他部位到身体其他部位(metastasis)(metastasis)。1 1、直

39、接扩散：、直接扩散：肿瘤沿组织间隙、淋巴管、肿瘤沿组织间隙、淋巴管、血管、神经束向邻近组织和器官血管、神经束向邻近组织和器官侵袭蔓延。侵袭蔓延。2 2、转移、转移肿瘤细胞从原发部位侵入淋巴管、血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形成与原发部位肿瘤组织学类型相同的肿瘤，这个过程叫瘤，这个过程叫转移转移。原发部位的肿瘤叫。原发部位的肿瘤叫原发瘤原发瘤， 所形成的新肿瘤叫所形成的新肿瘤叫继发瘤继发瘤或或转移转移瘤瘤。转移是恶性肿瘤最本质的表现转移是恶性肿瘤最本质的表现。良性肿瘤不转移良性肿瘤不转

40、移，只有恶性肿瘤才发只有恶性肿瘤才发生转移生转移。恶性肿瘤中恶性肿瘤中，只有少数肿瘤只有少数肿瘤不发生或很少发生转移不发生或很少发生转移，如皮肤的基如皮肤的基底细胞癌底细胞癌、脑的恶性胶质细胞瘤脑的恶性胶质细胞瘤。应当指出应当指出，浸润是转移的基础浸润是转移的基础。（1 1）. . 淋巴道转移淋巴道转移淋巴道转移是癌转移的重要途径，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。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同，但少数情况下也可发生跳跃转移

41、或逆行转移或逆行转移。瘤细胞侵入淋巴管，随淋巴液进瘤细胞侵入淋巴管，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，最终经胸转移到下一站引流淋巴结，最终经胸导管进入体循环。导管进入体循环。受累的淋巴结肿大、受累的淋巴结肿大、变硬、互相粘连成团，切面灰白而干变硬、互相粘连成团，切面灰白而干燥燥。（2 2） 血道转移血道转移血道转移是肉瘤转移的重要途径，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。其它

42、癌的晚期也发生血道转移。肝、肺肝、肺是两个血道转移的靶器官。是两个血道转移的靶器官。（3 3）种植性转移（）种植性转移（SeedingSeeding）体腔内器官的肿瘤累及到器官的表面时，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。腹腔成种植性转移瘤。腹腔 ( (peritoneal cavityperitoneal cavity) )、胸腔胸腔( (pleural cavitypleural cavity) )最常受累，心包腔、蛛最常受累，心包腔、蛛网膜下腔亦可受累。常在浆膜面形成多数转移网膜下腔亦可受累。

43、常在浆膜面形成多数转移结节，很少侵入器官的深层，并常伴结节，很少侵入器官的深层，并常伴血性积液血性积液，积液内可查到肿瘤细胞。积液内可查到肿瘤细胞。三、侵袭和转移的机制三、侵袭和转移的机制恶性肿瘤局部浸润机制恶性肿瘤局部浸润机制肿瘤细胞间粘附力减少肿瘤细胞间粘附力减少(detachment) (detachment) 粘附分子粘附分子癌细胞与基底膜紧密附着癌细胞与基底膜紧密附着(attachment)(attachment)细胞外基质降解细胞外基质降解(degradation) (degradation) 蛋白酶蛋白酶癌细胞的移出癌细胞的移出(migration) (migration) 阿米

44、巴运动阿米巴运动 进入血液循环肿瘤细胞容易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聚集提高了肿瘤细胞的生存和植入能力。植入能力。粘附分子粘附分子CD44CD44高水高水平表达的肿瘤易发生血管外播平表达的肿瘤易发生血管外播散。散。 3 3、肿瘤细胞的肿瘤细胞的“回家现象回家现象” 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?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；2.2.某些靶器官可能释放

45、化学趋化因子，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；如募集肿瘤细胞到达靶器官的部位；如胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子I I 和和 IIII；3. 3. 某些情况下，靶器官的组织结构或环某些情况下，靶器官的组织结构或环境不适应种植的肿瘤细胞生长；境不适应种植的肿瘤细胞生长；肿瘤转移的分子机制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

46、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、四、 癌变机制癌变机制多因素：物理、化学、生物、遗传、免多因素：物理、化学、生物、遗传、免疫；疫；多基因：癌基因、抑癌基因、凋亡基因、多基因：癌基因、抑癌基因、凋亡基因、 调节调节DNADNA修复和微卫星稳定基因修复和微卫星稳定基因多步骤：癌前期病变不典型增生原多步骤：癌前期病变不典型增生原位位 癌癌- -长期过程；长期过程；一）、多步骤：一）、多步骤：1 1 癌前期病变癌前期病变-Precancerous lesions-Precancerous lesions）是指一类具有

47、是指一类具有癌变潜能的良性病变癌变潜能的良性病变长期治疗不愈，长期治疗不愈，可能癌变。可能癌变。常见的癌前病变有家族性大肠腺瘤病、大肠腺瘤常见的癌前病变有家族性大肠腺瘤病、大肠腺瘤( (特别是绒毛状腺瘤特别是绒毛状腺瘤) )、胃、膀胱、外阴、喉的乳头状、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、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。纤维囊性乳腺病、皮肤慢性溃疡等。2 2不典型增生（不典型增生（atypical hyperplasiaa

48、typical hyperplasia） 指上皮的异常增生。增生的细胞大小不一，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乱，具有异型性。异型增生又可分为轻度(mild)(mild)、中度、中度(moderate)(moderate)和重度和重度(severe)(severe)，重度异型增生接近原位癌。重度异型增生接近原位癌。3 3、原位癌、原位癌是指癌细胞累及上皮全层，但尚未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。这是最发生浸润，基底膜还完整的癌。这是最早期的癌，是完

49、全可以治愈的。常见的早期的癌，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。管原位癌、乳腺导管内癌。二）多基因：二）多基因：1 1、原癌基因激活（、原癌基因激活（Proto-oncogenesProto-oncogenes）2 2、抑癌基因失活（、抑癌基因失活（Tumor suppressor genesTumor suppressor genes）3 3、促凋亡和抑凋亡基因的改变、促凋亡和抑凋亡基因的改变4 4、调节、调节DNADNA修复和微卫星稳定基因修复和微卫星稳定基因5 5、端粒和端粒酶（、端粒和端粒酶（Telome

50、re and telomeraseTelomere and telomerase）6 6、DNA DNA 甲基化（甲基化（methylationmethylation）原癌基因（原癌基因（Proto-oncogeneProto-oncogene）概念概念：广泛存在于生物界各物种：广泛存在于生物界各物种 DNADNA内，对正常细胞的生长起着内，对正常细胞的生长起着正调控作用正调控作用的的基因。基因。原癌基因被激活，转化为癌基因，细原癌基因被激活，转化为癌基因，细胞过度增生，形成肿瘤。胞过度增生，形成肿瘤。原癌基因的激活原癌基因的激活point mutationpoint mutation：点突变

51、是指基因改变而导：点突变是指基因改变而导致单氨基酸的置换。致单氨基酸的置换。gene amplificationgene amplification：原癌基因扩增导致表：原癌基因扩增导致表达蛋白的过量产生。达蛋白的过量产生。chromosomal rearrangementchromosomal rearrangement：v染 色 体 易 位 （染 色 体 易 位 （ t r a n s l o c a t i o n ) t r a n s l o c a t i o n ) 和 倒 转和 倒 转（inversion)inversion)v导致基因的重排，使原癌基因移到其它基因的启导致基因

52、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。动子或增强子附近，造成原癌基因异常表达。v形成融合基因形成融合基因原癌基因活化的结果：原癌基因活化的结果：1、Alteration of gene structureAlteration of gene structure 产生功能异常的蛋白产物2、Alterations of gene regulationAlterations of gene regulation 促进生长的原癌基因（正常基因）过表达或不恰当地表达Point mutationP53 point mutation: (missense and nons

53、ense)vMissense mutation: 175,213,245,248,249,273,282 (不同功能的丢失). vNonsense: 碱基的置换提前产生终止密码子,形成截断的无功能蛋白Point mutation Ras (12 code) GCC(甘） GTC（缬)，inactivation of GTPase, Ras is constitutively activatedBile duct cancer90%Pancreatic cancer90%Uterus cancer50%Colon cancer50%Thyroid cancer50%lung-cancer30%C

54、hromosomal translocation Burkitt lymphoma: t(8,14)(q24,q32), 25%, t(2,8)(p12,q24),9%, t(8,22)(q24,q11),16%. tanslocation of c-myc to IgH,Ig,Ig result in overexpression. Follicular lymphoma: t(14,18)(q32,q21). Translocation of bcl-2 to near IgH Chronic myelogenous leukemia:t(9,22) translocation of c-

55、abl to bcr (Philadelphia Chromosome).Gene amplificationDouble minute or homogeneous staining regionC-erbB-2 (breast carcinoma)N-myc (neuroblast tumor)PCRPolymerase Chain Reaction Applications Detect gene mutations and deletions: p53, ras Detect gene translocations: bcl-1, bcl-2, ssxt, bcr-abl, pml/r

56、ar-a .a . Detect gene rearrangements: TCR (T-cell neoplasm) and Ig heavy chain (B-cell neoplasms) gene rearrangements in vitro PCR diagnosis: blood, feces, and urineIn-situ HybridizationTechnique In-situ HybridizationNMYC Duplication (Double minutes) in neuroblastoma In-situ HybridizationMantle cell

57、 lymphoma t(11;14): BCL-111q13 detected by YAC 744e7 (Red)14q32 detected by PAC 998D24 (Green)1411 14t(11;14)t(11;14)Normal ControlDHL-4 Cell LineIn-situ HybridizationFollicular lymphoma t(14;18): BCL-2Green: 14q32Red: 18q2118181814t(14;18)已知癌基因发挥的作用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

58、期调节因子cyclin, cyclin-dependent kinase (CDK)Growth factor proteinoncogeneoverexpression Relevant tumorPDGF-sisoverexpression AstrocytomaOsteosarcoma, EGFint-2, hstoverexpression stomach,bladder,Breast, Growth factor receptor EGFR familyerbB1erbB2erbB3overexpressionAmplificationoverexpressionSquamous c

59、ell carcinoma of lungBreast,ovary,stomach.breastCSFR-1PDGFRNGFRHGFRFmsKisTrkmetPoint mutationleukemia tyrosine kinase activity RTKRas, EGFR, PDGFR, FGFR, CSF-1R. TGFa-RPoint mutationLung,colon, pancreasNon-RTKAbl-bcr, fes/fps, scr, yes, fgrtranslocationCMLALLTransactivator C-myctranslocationBurkitts

60、 lymphomaN-mycamplificationNeuroblastomaL-mycamplificationSCLCJun, fos, myb, hif癌基因蛋白发挥的作用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；Proteins Encoded by Cancer-related GenesReceptor Types G-protein Coupled Receptors (GPCR) Receptors