腫瘤的分子基礎(chǔ)ppt課件

目 錄 腫瘤的分子基礎(chǔ) The Molecular Basis for Tumor Development 1 目 錄 1911年，Peyton Rous發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒可以致癌。 產(chǎn)生“腫 瘤源于體細胞基因改變”的概念。 1947年，Charlotte Auerbach和J. M. Robson證明化學(xué)物質(zhì) 可以引起DNA損傷，破壞基因組穩(wěn)定性，誘發(fā)腫瘤。 1970年代，基因克隆、基因轉(zhuǎn)移等各種基因操作技術(shù)迅速 發(fā)展，并與腫瘤學(xué)（oncology)研究相結(jié)合。 1979年發(fā)現(xiàn)了第一個細胞癌基因。 癌基因、抑癌基因相繼發(fā)現(xiàn)，確認“腫瘤是一種基因?。?genetic disease）”。 腫瘤分子研究史: 2 目 錄 化學(xué)、物理及生物學(xué)（病毒）因 素可以致癌 The Chemical, Physical and Biological (Virus) Factors Lead to Cancer 第一節(jié) 3 目 錄 環(huán)境因素可引起DNA損傷，如果機體DNA損傷修 復(fù)缺陷，或基因組不穩(wěn)定性（genome instability） 增加，則易感腫瘤。 個人的遺傳特性也決定了腫瘤的易感性。 因此，腫瘤發(fā)生與環(huán)境因素、內(nèi)在因素有關(guān)。 致癌物（carcinogen）：能引起細胞或生物體發(fā) 生腫瘤的物質(zhì)。 4 目 錄 一、一些化學(xué)物質(zhì)可導(dǎo)致癌癥 （一）環(huán)境中很多化學(xué)物質(zhì)是致癌劑 霉變變食品黃曲霉毒素 亞亞硝胺類類 甲基亞亞硝基脲脲 食品添加劑劑、染料氨基偶氮染料 4二甲基氨基偶氮苯 染料、橡膠芳香胺類類 苯胺 氨基聯(lián)聯(lián)苯胺 煤煙、香煙多環(huán)環(huán)芳烴烴 3甲基膽蒽 苯并芘 化療藥療藥 、殺殺蟲劑劑烷烷化劑劑 氮芥 環(huán)環(huán)氧化物 內(nèi)酯類酯類 來 源化學(xué)致癌物 5 目 錄 前列腺癌染料鎘鎘 肺，皮膚癌農(nóng)藥農(nóng)藥砷 肺，鼻癌鎳鎳工廠鎳鎳 肺癌鉻鉻酸鹽鹽工廠，電電 鍍鉻鍍鉻 鉻鉻 致癌種類類環(huán)環(huán)境來源金屬 一些金屬致癌劑 6 目 錄 （二）一些化學(xué)致癌物需代謝活化方有致癌作用 直接致癌物(carcinogen)指直接暴露于細胞和機 體便可致癌的因素或分子。 前致癌物(precarcinogen)指需經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化方具有 致癌活性因素或分子。 7 目 錄 代謝活化：前致癌物經(jīng)過一個或多個酶促反應(yīng)才能 轉(zhuǎn)變成有致癌活性的過程。 代謝酶系：細胞色素P450酶系 存在部位：主要于肝，其次是腎、肺、腦等 組織微粒體。 影響因素：生物種屬、遺傳因素、年齡和性 別等。 8 目 錄 近似致癌劑（proximatecarcinogen）：代謝活化過 程的中間代謝產(chǎn)物。 終致癌劑（ultimatecarcinogen）：最終通過與DNA 反應(yīng)，帶正電荷的親電子致癌物。 9 目 錄 致癌物可與細胞DNA結(jié)合， 尤其是與DNA 分子中鳥嘌呤堿基上的N2、N3、N7、O6和O8原 子結(jié)合，形成DNA加合物，引起DNA損傷。 （三）DNA加合物的形成是致癌過程的關(guān)鍵 10 目 錄 （1）從癌細胞可衍生出癌細胞，這是由DNA所決定的。 （2）放射線或化學(xué)物致癌的機理均有DNA損傷突變。 （3）許多癌細胞表現(xiàn)為染色體異常。 （4）癌細胞DNA（癌基因）經(jīng)轉(zhuǎn)染可轉(zhuǎn)化正常細胞為癌 細胞。 （5）已經(jīng)分離出對腫瘤易感性高的基因。 DNA是致癌過程中決定性大分子的主要證據(jù)有： 11 目 錄 化學(xué)致癌物可與線粒體DNA相互作用，形成 被致癌物修飾的線粒體DNA。其作用可能會對細 胞能量代謝產(chǎn)生影響。 12 目 錄 化學(xué)致癌物誘發(fā)癌基因、抑癌基因發(fā)生 點突變，使后者激活或失活。 （四）化學(xué)致癌物可誘發(fā)癌基因的激活和 抑癌基因的失活 如: 烷化劑引起GA的堿基改變 苯并芘引起GT改變 13 目 錄 促癌劑（promoter）:單獨作用并不能致癌， 但在化學(xué)致癌物同時使用時可使腫瘤加速生長， 促進癌變。 （五）促癌劑可促進致癌過程 佛波酯（phorbol ester, TPA）直接激活蛋白 激酶C（protein kinase c, PKC）進一步發(fā)揮作用。 例如： 14 目 錄 二、電離輻射等物理因素可以致癌 機制：主要是產(chǎn)生電離，形成自由基。 電離輻射 電磁波輻射 電子輻射 質(zhì)子輻射 中子輻射 （短波高頻） 15 目 錄 對人、動物有感染性。 DNA病毒的DNA可以整合到宿主靶細胞的DNA分子上。 某些病毒基因中含有病毒癌基因（V-oncogene）的序列， 編碼的轉(zhuǎn)化蛋白可使細胞癌變。 三、腫瘤病毒也可以致癌 生物性致癌主要指腫瘤病毒，包括DNA腫瘤病 毒及RNA腫瘤病毒。 （一）致癌的病毒有DNA病毒和RNA病毒 腫瘤病毒的特點： 16 目 錄 鼠乳腺腫腫瘤病毒B型反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 病毒 鼠肉瘤和白血病病毒 禽肉瘤和白血病病毒 人T細細胞白血病病毒I，II C型反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 病毒 RNA病毒 乙型肝炎病毒肝DNA病毒 EB(Epstein-Barr)病毒皰疹病毒 腺病毒12、18、31腺病毒 多瘤病毒、SV40病毒、人乳頭頭狀瘤 病毒（如HPV-16） 乳頭頭多瘤空泡病 毒 DNA病毒 成 員員分類類 一些重要的腫瘤病毒 17 目 錄 病毒癌基因的產(chǎn)物為蛋白激酶、G-蛋白、 酪氨酸蛋白激酶或受體等，從而通過激活信號 轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進細胞增殖及惡性轉(zhuǎn)化。 1腫瘤病毒模擬信號分子起作用 （二）腫瘤病毒可通過多種方式促進惡性轉(zhuǎn)化 18 目 錄 質(zhì)質(zhì)膜酪氨酸蛋白激酶小雞雞勞勞氏肉瘤病毒src 膜分泌的斷裂的PDGF（B鏈鏈）猴猴腎腎肉瘤病毒sis 胞核DNA結(jié)結(jié)合蛋白小雞雞髓細細胞瘤病毒29myc 胞核轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 因子（AP-1）與fos的 復(fù)合物 小雞雞禽肉瘤病毒jun 胞核轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 因子（AP-1）與jun 的復(fù)合物 鼠鼠肉瘤病毒fas 質(zhì)質(zhì)膜酪氨酸蛋白激酶貓貓肉瘤病毒fes 質(zhì)質(zhì)膜斷裂的EGF受體小雞雞禽白血病病毒erb-B 質(zhì)質(zhì)膜酪氨酸蛋白激酶鼠Abelson鼠白血病病 毒 abl 亞細亞細 胞定 位 癌基因產(chǎn)產(chǎn)物來源反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 病毒癌基因 逆（反）轉(zhuǎn)錄病毒的一些癌基因 19 目 錄 如：小鼠乳腺腫瘤病毒 （mouse mammary tumor virus, MMTV） 2病毒通過插入激活而致癌 病毒癌基因插入宿主基因后，可通過長末端重 復(fù)序列上調(diào)生長因子的基因表達，促進細胞增殖。 20 目 錄 病毒 宿主 Int 生長因子 gag pol env 插入突變MMTV 后，上調(diào)宿主int 基因 LTR MMTV病毒LTR序列上調(diào)宿主生長因子基因的表達 21 目 錄 病毒癌基因（V-onc）與細胞癌基因差別只是V- onc無內(nèi)含子，而C-onc常有內(nèi)含子。有時一些V-onc 序列與V-onc比較，常有堿基替代，缺失。正因為序 列有同源性，一旦V-onc整合至細胞基因后，不需激 活便可產(chǎn)生細胞轉(zhuǎn)化作用。 3許多病毒癌基因與細胞癌基因序列同源 如Rous肉瘤病毒的癌基因v-src編碼p60src，具有 TPK活性。 22 目 錄 四、個體遺傳特性決定腫瘤的易感性 細胞外因素指各種外界物理、化學(xué)及生物 學(xué)致癌因素-起動因素 癌變過程受細胞內(nèi)、外因素的影響。 細胞內(nèi)因素指獲得性或遺傳性DNA修復(fù)或 細胞周期調(diào)控缺陷-決定腫瘤的易感性 （susceptibility） 23 目 錄 通過遺傳獲得突變的、且能致癌的關(guān)鍵基因； 遺傳獲得的突變基因提高個體對環(huán)境因素作用 的敏感性； 通過遺傳獲得的基因?qū)Π┳兛寺〉纳L有利。 腫瘤易感性的決定因素： 24 目 錄 不同個體的同一個基因在序列上存在微小差異， 即單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)。這種多態(tài)性可導(dǎo)致個體間一些代謝相關(guān)的酶 、DNA修復(fù)酶等活性差異，從而引起不同個體對環(huán)境 因素的敏感性不同。 環(huán)境-基因相互作用也是重要因素之一。 舉例：細胞色素P450(cytochrome P450, CYP) 25 目 錄 五、DNA修復(fù)缺陷和基因組不穩(wěn)定性 在癌癥的發(fā)病中至關(guān)重要 遺傳性非息肉結(jié)腸癌 （hereditary nonpolyposis colon cancer, HNPCC） 一些癌癥是由于DNA修復(fù)缺陷導(dǎo)致的基因組 不穩(wěn)定性、易發(fā)生斷裂、重排等所致。 例如： 26 目 錄 腫瘤的生化與細胞學(xué)特點 The Biochemical and Cellular Characteristics of Tumor 第二節(jié) 27 目 錄 腫瘤組織蛋白質(zhì)、核酸、脂類及核苷酸合成加 強，氨基酸、核苷酸的分解代謝降低。 糖類分解加強，糖的消耗加強，糖酵解加強， 糖類的合成減少。 一、癌組織中糖、氨基酸、核苷酸等代謝 均發(fā)生變化 28 目 錄 （一）與增殖相關(guān)的酶類活性增強 增殖相關(guān)的酶主要指核酸及蛋白質(zhì)合成的酶。 （二）酵解速率增大 惡性腫瘤中則是糖酵解抑制有氧氧化，稱為 Crabtree效應(yīng)。腫瘤無論在有氧、無氧的條件下 均表現(xiàn)為糖酵解活躍，因此與之相關(guān)的酶活性均 增強。 29 目 錄 （三）糖異生明顯下降 當肝細胞癌變后，糖異生有關(guān)的酶活性明顯 下降，只有正?；钚缘?。 （四）合成糖原能力下降 肝癌時肝臟利用單糖合成糖原的能力降低， 糖原減少，肝癌者可能發(fā)生低血糖。 （五）氨基酸分解代謝減弱 機體為了補充腫瘤組織中蛋白質(zhì)合成的需求， 肌肉組織中的蛋白質(zhì)分解加強，這是患者出現(xiàn)消瘦 的原因之一。 30 目 錄 （六）核苷酸合成相關(guān)的酶活性增強 核苷酸合成相關(guān)的酶可能與腫瘤的惡性程 度相關(guān)，惡性程度越大，酶的活性越高。 （七）蛋白激酶及磷酸酶的活性均增強 蛋白激酶與細胞增殖相關(guān)，磷酸酶的活性 升高可能是一種代償機制，也許是為了對抗過 高的蛋白激酶活性。 31 目 錄 （八）出現(xiàn)胎兒型同工酶 肝癌前病變變葡萄糖醛醛酸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移酶（O型） 胃腸腸道腫腫瘤谷胱甘肽肽S轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移酶（型） 多種惡惡性腫腫瘤谷胱甘肽肽S轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移酶（P型） 肝癌前病變變、高分化肝癌谷胱甘肽肽S轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移酶（A型） 多種腫腫瘤堿性磷酸酶（非Regan型） 多種腫腫瘤堿性磷酸酶（Regan型） 肝癌DNA聚合酶（r） 肝癌支鏈鏈氨基酸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)氨酶（I型） 肝癌糖原磷酸化酶（胎兒型） 肝癌果糖1，6二磷酸酶（肌型） 肝癌、腦腦瘤丙酮酮酸激酶（M2型） 肝癌醛縮醛縮 酶（C型） 肝癌醛縮醛縮 酶（A型） 腎腎癌、乳腺癌己糖激酶（III型） 肝癌己糖激酶（II型） 在腫腫瘤中的表達同工酶 32 目 錄 細胞膜通透性增強是腫瘤的特征； 植物凝集素引起的凝集性增加使腫瘤細胞表現(xiàn) 接觸抑制； 細胞膜粘附性降低有利于癌的侵襲和轉(zhuǎn)移； 膜表面負電荷增加； 糖蛋白中的糖鏈改變是腫瘤常見的變化； 膜糖脂組成發(fā)生變化； 惡性轉(zhuǎn)化細胞膜上存在腫瘤纖溶酶。 二、癌癥時腫瘤細胞膜發(fā)生多種改變 33 目 錄 三、細胞分化障礙是腫瘤細胞的基本特點 腫瘤細胞分化的特征： 異形性：細胞核變大，大小不等，核形不 整等。 失極性：細胞排列紊亂，細胞核的長軸方 向與 細胞生長軸方向不一致。 幼稚性：出現(xiàn)胚胎時期特點。 34 目 錄 分化相關(guān)基因按功能分兩類： 管家基因（house keeping gene）：多種細胞共有。 奢侈基因（luxury gene）:編碼特異性蛋白質(zhì)， 即 奢侈蛋白（luxury protein），是細胞分 化的標記物，也是腫瘤起源的標記物。 35 目 錄 致癌因素使細胞基因組中增殖（proliferation） 有關(guān)的基因啟動，同時其產(chǎn)物抑制了細胞分化 （differentiation）。 （一）細胞癌基因的激活抑制細胞分化 C-myc高水平的表達就能抑制細胞分化一些 分化誘導(dǎo)劑在促進腫瘤分化的同時，常伴有細 胞癌基因的下調(diào)。 例如: 36 目 錄 （二）部分抑癌基因失活抑制細胞分化 視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Rb基因）編碼蛋白 質(zhì)能促進視網(wǎng)膜母細胞分化，當Rb基因缺失或 失活可產(chǎn)生視網(wǎng)膜母細胞瘤。 部分擬癌基因是促分化基因，它們的缺失或失 活可導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。 例如: 37 目 錄 在致癌因素作用下，發(fā)育的部分組織中保留少 量未分化的干細胞，這些干細胞大量增殖可變 為腫瘤細胞。腫瘤細胞實際上就是增殖過剩的 干細胞，這就是所謂的腫瘤干細胞（tumor stem cell）學(xué)說。 （三）腫瘤細胞分化障礙與干細胞發(fā)育受阻有關(guān) 腫瘤干細胞學(xué)說是誘導(dǎo)分化治療腫瘤的理論基礎(chǔ)。 38 目 錄 （一）腫瘤細胞表現(xiàn)為細胞周期蛋白過表達 四、細胞周期調(diào)控失衡導(dǎo)致腫瘤細胞 失控性增殖 基因擴增、染色體移位、基因重排是過表達 的主要機制。 細胞周期蛋白(cyclins) D1在B淋巴細胞瘤、 乳腺癌、胃癌中表現(xiàn)為過表達。 39 目 錄 在誘導(dǎo)細胞分化時，Cdk4常表達下調(diào)；若 高表達則可明顯抑制細胞分化。 （二）Cdk表達過量抑制細胞分化 在人的一些腫瘤中，已發(fā)現(xiàn)有Cdk4、Cdk6的 高表達。 40 目 錄 Cdk抑制蛋白（CKIs）與Cyclin競爭性結(jié)合 Cdk，拮抗Cyclin的作用，阻止細胞經(jīng)過“檢 測點”（checkpoint），調(diào)節(jié)細胞周期。 （三）CKI缺失和突變可導(dǎo)致細胞周期失調(diào) 41 目 錄 CKI家族分類： 具有廣泛抑制作用，包括p21、p27和p57。 具有特異性抑制作用，包括p15、p16、p18和p19。 CIP/KIP家族 INK4家族 42 目 錄 在正常細胞中，p21與與Cyclin-Cdk結(jié)合，抑 制Cyclin-Cdk磷酸化Rb蛋白，阻止細胞進入S期。 p21相同過表達可使細胞阻滯在G1期。 當細胞在S期發(fā)生DNA損傷時，p21可通過其C 末端結(jié)構(gòu)域與PCNA直接結(jié)合，阻止損傷DNA長鏈 的復(fù)制，但損傷DNA的修復(fù)不會被p21抑制。 當DNA損傷后，p53被激活，繼而激活p21基因 轉(zhuǎn)錄。 43 目 錄 p16可與Cyclin D競爭性地結(jié)合Cdk4/6，抑制 Cdk4或Cdk6的活性，阻止Rb磷酸化。未磷酸化 的Rb與E2F結(jié)合，從而使依賴于E2F轉(zhuǎn)錄的基因不 能轉(zhuǎn)錄，阻止細胞由G1期進入S期。 p16基因缺失、突變等可能與腫瘤發(fā)生有關(guān)。 44 目 錄 五、癌細胞中的端粒酶處于活性狀態(tài) 在某些分裂旺盛的正常組織細胞也有表達，但 端粒酶活性極低。 在某些腫瘤組織，如腸癌中端粒酶活性很高。 端粒酶與維持腫瘤細胞的永生性及無限增殖關(guān) 系密切。 端粒酶（telomerase） 45 目 錄 TRF是一種端粒DNA特異結(jié)合蛋白。TRF-1 通過與端區(qū)DNA結(jié)合，可阻止端粒酶與染色體末 端接觸，使端粒酶不能發(fā)揮作用。 在腫瘤細胞中，TRF-1與一種類似ADP核糖 聚合酶的分子結(jié)合，后者可將TRF1從端粒上拉開 ，使端粒酶與端粒接觸進而發(fā)揮作用。 端粒重復(fù)結(jié)合因子 （telomeric repeat binding factors，TRFs） 46 目 錄 它們的存在或量變能提示腫瘤的性質(zhì)，并有 助于了解腫瘤的起源、分化，從而有助于腫瘤的 診斷、分類、預(yù)后判斷及轉(zhuǎn)導(dǎo)治療。 六、腫瘤細胞具有比較特異的標記物 腫瘤標記物（tumor marker）是指由腫瘤細胞產(chǎn) 生、與腫瘤性質(zhì)相關(guān)的一類分子，這類分子不存 在于正常成人組織，而是在胚胎或腫瘤組織。 意義： 47 目 錄 腫瘤標記物應(yīng)具有以下特點： 標記物的變化與腫瘤生長、轉(zhuǎn)移等有直接的定性 、定量的關(guān)系。 具有特異性，即能與正常細胞、良性腫瘤區(qū)別。 檢測標記物的方法應(yīng)簡便。 48 目 錄 多發(fā)發(fā)骨髓瘤 多發(fā)發(fā)骨髓瘤、慢性淋巴性白血病 22.545kD 12kD 蛋白質(zhì)類質(zhì)類 本固蛋白 2微球蛋白 庫興綜庫興綜 合征 胚胎絨絨毛膜、睪丸腫腫瘤 4.5kD 45kD 激素類類 促腎腎上腺皮質(zhì)質(zhì)激素 人絨絨毛膜促性腺激素 肝腫腫瘤 骨、肺、白血病、肉瘤 肝、胃、結(jié)腸腫結(jié)腸腫 瘤 肝、白血病 160kD 95 kD 80 kD 135 kD 34 kD 酶類標記類標記 物 醛縮醛縮 酶 堿性磷酸酶 谷胱甘肽轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn) 移酶 乳酸脫氫氫酶 前列腺特異性抗原 卵巢、子宮宮內(nèi)膜癌 卵巢、乳腺癌 糖蛋白200kD 糖蛋白 400kD 糖類類抗原標記標記 物 CA125 CA19-9 肝癌 結(jié)腸結(jié)腸 、肺癌 結(jié)腸結(jié)腸 、直腸腸、乳腺癌 糖蛋白70kD 80kD 糖蛋白600kD 胚胎性抗原標記標記 物 甲胎蛋白 癌胚抗原 癌胚抗原 相關(guān)腫腫瘤性質(zhì)質(zhì) 腫瘤標記物分類 49 目 錄 治療療：把細細胞毒性劑導(dǎo)劑導(dǎo) 向至含標標志物的細細胞 定位：注射放射性的抗體做核篩查篩查 分期：確定病變變范圍圍 分類類：選擇選擇 治療療以及預(yù)測腫預(yù)測腫 瘤的形狀（過過程 ） 監(jiān)測監(jiān)測 ：對對治療療效果的預(yù)測預(yù)測 及是否治愈的檢檢定 診診斷：鑒別鑒別 良性和惡惡性腫腫瘤 檢檢出病人：對對無癥狀人群的篩查篩查 腫瘤標記物的應(yīng)用 50 目 錄 前列腺前列腺酸性磷酸酶（PAP） 甲狀腺（中胚葉肉瘤）降鈣鈣素（CT） 滋養(yǎng)層細層細 胞、干細細胞人絨絨毛膜促性腺激素(hCG) 肝、干細細胞胎兒甲種球蛋白（AFP） 結(jié)腸結(jié)腸 、肺、乳腺、胰腺癌胚抗原（CEA） 腫腫瘤的部位標標志物 臨床上有用的腫瘤標記物 51 目 錄 癌基因、抑癌基因及生長因子 Oncogene, Tumor Suppressor Gene and Growth Factors 第三節(jié) 52 目 錄 癌基因（oncogene）：RNA病毒中能使正常細胞 發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因；正常細胞編碼關(guān)鍵性調(diào)控 蛋白的基因。 病毒癌基因（virus oncogene，v-onc）：RNA腫 瘤病毒中所含的致癌基因。 細胞癌基因（cellular oncogene，c-onc）：生物正 常細胞基因中的癌基因，也稱原癌基因（proto- oncogene，pro-onc）。 一、癌基因過度表達或異常激活 可引起腫瘤 （一）癌基因有病毒癌基因和細胞癌基因兩類 53 目 錄 核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié) 因子myb,myb-et等myb家族 細細胞骨架蛋白類類erb-A,erb-B,fms,mas,trk等erb家族 p28，與PDGF同源sissis家族 DNA結(jié)結(jié)合蛋白c-myc,l-myc,m-myc,fas,mybmyc家族 為為21kD的小G蛋白，即p21H-ras,K-ras及N-rasras家族 多具有酪氨酸蛋白激酶活性 并與胞膜結(jié)結(jié)合，多有同源性 abl,fes,fgr,fps,fym,kek,lck,yes,lyn,ros, src,tkl src家族 表達產(chǎn)產(chǎn)物癌基因類別類別 細胞癌基因的分類及功能 54 目 錄 正常膀胱上皮的H-ras與人膀胱癌細胞株的 H-ras序列差別只是第一外顯子的第12位密碼子 內(nèi)一個堿基不同：正常情況下為GGC，膀胱癌 的為GTC。 （二）細胞癌基因可通過多種機制被激活 1、點突變可激活原癌基因 例如: 55 目 錄 基因領(lǐng)域效應(yīng)（gene territorial effects）:在成簇 排列的基因之間都有一定長度的旁側(cè)序列，當兩 個相鄰基因之間的間隔序列小于一定長度時，其 中一個基因的轉(zhuǎn)錄會被抑制。 基因領(lǐng)域效應(yīng)可抑制C-onc的表達，使其處于非 激活狀態(tài)。 腫瘤染色體因基因易位（gene translocation）發(fā) 生基因重排（gene rearrangement），則失去基 因領(lǐng)域效應(yīng)。 2、基因易位也可使原癌基因激活 56 目 錄 基因擴增：細胞經(jīng)過一個細胞周期，DNA復(fù)制數(shù) 多于一次。 一些腫瘤中發(fā)現(xiàn)了癌基因的擴增，如在人的急性 粒性白血病細胞株HL-60細胞中有C-myc大量擴 增，在乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌等有C-myb擴增。 3、基因擴增也能激活癌基因 57 目 錄 前病毒基因組中長末端重復(fù)序列（long terminal repeats, LTRs）內(nèi)啟動子和增強子整合在C-myc， 活化了C-myc。 4、啟動子插入也使癌基因激活 58 目 錄 轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)的CpG島甲基化可抑制基因轉(zhuǎn)錄。 現(xiàn)認為某些癌基因的低甲基化（H-Ras，C-myc） 是細胞癌變的重要特征，低甲基化可導(dǎo)致癌基因 大量表達。 5、低甲基化可使原癌基因激活 59 目 錄 抑癌基因（tumor suppressor genes）是一類 抑制細胞增殖的基因，其失活可引起細胞轉(zhuǎn)化。 二、抑癌基因失活可能使細胞向惡性轉(zhuǎn)化 60 目 錄 在G1期監(jiān)視細胞基因組完整性，阻滯DNA損傷細 胞停留在G1期，使細胞有足夠的時間進行DNA損 傷修復(fù)，抑制腫瘤發(fā)生。 損傷不能修復(fù)，則誘導(dǎo)細胞凋亡，即抑制細胞生 長從而避免產(chǎn)生具有癌變傾向的突變細胞。 p53蛋白 61 目 錄 第一，p53蛋白通過誘導(dǎo)p21WAP1/Cip1基因轉(zhuǎn)錄，抑制各 型Cyclin-Cdk復(fù)合體對Rb的磷酸化，使Rb處于非磷 酸化狀態(tài)，從而抑制細胞G1期S期轉(zhuǎn)換。 第二，通過誘導(dǎo)GADD45基因表達，引起G1期停滯，修復(fù) DNA損傷。 第三，p53蛋白與TATA結(jié)合蛋白（TATA box binding protein, TBP）結(jié)合，抑制c-fos、c-jun、PCNA及 p53自身基因的轉(zhuǎn)錄，抑制細胞增殖。 第四，p53蛋白與復(fù)制因子A相互作用，抑制DNA復(fù)制。 p53蛋白誘導(dǎo)G1期停滯途徑： 62 目 錄 生長因子（growth factor, GF）是一類能促 進細胞增殖的肽類，通過與質(zhì)膜上的特異受體發(fā) 揮作用。 三、生長因子是一類能促進細胞增殖 的肽類 生長因子發(fā)揮作用的方式有幾種： 內(nèi)分泌（endocrine） 旁分泌（paracrine） 自分泌（autocrine） 63 目 錄 對對某些細細胞同時時有促進進 和抑制作用 腎腎、血小板轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化生長長因子（TGF） 類類似于EGF轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化細細胞或腫腫瘤細細胞 的條件培養(yǎng)基 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化生長長因子（TGF ） 促進間進間 充質(zhì)質(zhì)及膠質(zhì)細質(zhì)細 胞 生長長 血小板血小板衍生生長長因子（ PDGF） 對對交感及某些感覺覺神經(jīng)經(jīng) 原有營營養(yǎng)作用 鼠唾液腺神經(jīng)經(jīng)生長長因子（NGF） 刺激T細細胞生長長條件培養(yǎng)基白細細胞介素2（IL-2） 刺激T細細胞生成白介素2條件培養(yǎng)基白細細胞介素1（IL-1） 促進進多種細細胞增殖各種細細胞成纖維細纖維細 胞生長長因子（ FGFs）（至少9個家族成 員員） 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 早成紅細紅細 胞增殖腎腎、尿液紅細紅細 胞生長長素 刺激多種上皮和內(nèi)皮細細 胞生長長 鼠唾液腺上皮生長長因子（EGF） 功能來源生長長因子 生長因子的分類和功能 64 目 錄 酪氨酸蛋白激酶受體途徑 Ras-MAPK途徑 PI3K途徑 磷脂酶C途徑 Wnt途徑 Hedgehog途徑 TGF-途徑 四、癌基因信號途徑異常與腫瘤異常 增殖和分化相關(guān) 癌基因及生長因子相關(guān)的信號途徑為： 65 目 錄 （一）某些癌基因產(chǎn)物/生長因子通過PI3K途徑 調(diào)節(jié)細胞生長 磷脂酰肌醇-3激 酶（PI3K）有兩 個亞基，一個為 p85調(diào)節(jié)亞基，另 一個為p110催化 亞基 。 66 目 錄 Wnt接受外信號，APC失活或相伴隨的Axin失活 ，使-連接素穩(wěn)定、并在細胞核內(nèi)積聚。-連接 素通過與Tcf/LEF等轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合共同發(fā)揮作 用，促進下游分子細胞周期蛋白D1、CuyC等的 表達。 （二）Wnt途徑調(diào)節(jié)胚胎的發(fā)育和成形 無信號時，APC促進-連接素（-catenin）降解 ，阻止其進入核內(nèi)。 67 目 錄 Hedgehog(Hh)信號控制組織或器官形態(tài)發(fā)生。 （三）Hedgehog (Hh)途徑的兩個調(diào)控蛋白 是抑癌蛋白 哺乳動物hh基因主要有3個成員： Shh、Ihh、Dhh 68 目 錄 在靜止狀態(tài)，Ptc結(jié)合Smo，抑制Smo的活性； 當Hh途徑被激活時，Hh結(jié)合Ptc-Smo復(fù)合物，使Smo 活性釋放、發(fā)揮對Hu途徑靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。 Hh信號途徑反應(yīng)受兩個跨膜蛋白Ptc和Smo調(diào) 控。Ptc是一種12次跨膜蛋白，Smo結(jié)構(gòu)與FZ相 似，為一7次跨膜蛋白，均屬抑癌蛋白。 69 目 錄 轉(zhuǎn)化生長因子（Transforming growth factor- ，TGF-）信號途徑對某些細胞（如成纖維細胞 ）起促進分裂的作用，但對大多數(shù)上皮細胞的生長 起抑制作用。 （四）TGF-途徑抑制大多數(shù)細胞生長 TGF-受體是一Ser/Thr蛋白激酶。受體的底物 為Smad家族蛋白。Smad與TOXO共同激活時能抑 制促細胞生長的基因表達，對細胞的生長、凋亡起 調(diào)控作用。Smad抑制myc的表達；myc抑制Smad的 抑制生長作用。 70 目 錄 腫瘤細胞中常表現(xiàn)為促進增殖的信號增強。 （五）癌基因/生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常與腫瘤 異常增殖相關(guān) 1. 癌細胞能分泌更多的生長因子 2. 生長因子受體數(shù)量增多 3. 信號途徑分子異常激活 71 目 錄 細胞凋亡（apoptosis）又稱程序性細胞死亡 （programmed cell death），是一種早期以染色 體濃縮，晚期以細胞漿、細胞核裂解，或出現(xiàn)凋 亡小體為特征性表現(xiàn)的細胞死亡。 五、腫瘤細胞異常增殖是細胞凋亡 減弱的結(jié)果 腫瘤異常生長是增殖亢進而死亡減少的結(jié)果。 72 目 錄 （一）Bcl-2是一種抗凋亡基因 最早發(fā)現(xiàn)多數(shù)非何杰金濾泡狀B細胞淋巴瘤 存在染色體易位（t（14;18），是原位于18號 染色體的Bcl-2基因被置于14號染色體珠蛋白重鏈 基因調(diào)控序列的控制下，從而引起B(yǎng)cl-2高表達， 細胞凋亡明顯被抑制。 73 目 錄 p53表達增高或激活時，可增強p21轉(zhuǎn)錄，使 p21蛋白水平升高。抑制CKI活性，阻滯G1/S的過 渡，提供DNA修復(fù)充足的時間。 （二）p53是一種促凋亡基因 p53還能誘導(dǎo)多種促凋亡蛋白的表達。 p53還可與Bcl-2基因的5-調(diào)控序列的p53陰性 反應(yīng)元件(p53 negative response element, PNRE)相 互作用，抑制Bcl-2的表達。 74 目 錄 細胞癌變多步驟、多因素 多個不同的癌相關(guān)基因的異常激活或失活 原癌基因激活和抑癌基因失活同時存在 六、細胞癌變是多基因、多步驟、 多因素的復(fù)雜過程 多基因協(xié)同假說： 75 目 錄 從正常上皮細胞到上皮細胞過度增生可能涉及FAP、 MCC基因的突變或缺失； 從上皮細胞過度增生到早期腺瘤可能與DNA低甲基化 相關(guān)； 從早期腺瘤到中期腺瘤涉及K-ras突變； 從中期腺瘤到晚期腺瘤涉及DCC基因丟失； 從晚期腺瘤到結(jié)、直腸腺癌涉及p53基因缺失； 轉(zhuǎn)移癌還涉及nm基因的突變、血管生長因子基因表達 增高等。 結(jié)、直腸癌發(fā)生發(fā)展的6個階段相關(guān)的基因或因素 76 目 錄 第四節(jié) 腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移 The Invasion and Metastasis of Tumor 77 目 錄 腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)的粘附、結(jié)合。 腫瘤細胞外基質(zhì)的蛋白水解酶的降解。 腫瘤細胞轉(zhuǎn)移至被水解的基質(zhì)區(qū)進一步生長 、擴散。 腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的3個過程： 78 目 錄 一、腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)的粘附是 轉(zhuǎn)移的必要條件 一方面，粘附作用對轉(zhuǎn)移起抑制作用； 一方面，粘附是轉(zhuǎn)移的先決條件。 細胞粘附分子(cell adhesion molecules，CAMs) 是一類介導(dǎo)細胞-細胞、細胞-細胞外基質(zhì)粘附 的跨膜蛋白。 粘附對腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移具雙重性： 79 目 錄 整合素家族（integrin family）： 61與腫瘤的侵襲性 有關(guān)。 免疫球蛋白樣粘附分子超家族（adhesion molecules of the immunoglobulin super family）：介導(dǎo)癌轉(zhuǎn)移。 選擇素家族（selectin family） 鈣依賴粘附素家族（cadherin family）：抑制腫瘤的侵 襲及轉(zhuǎn)移。 其它家族 粘附分子家族： 80 目 錄 細胞外基質(zhì)是癌細胞轉(zhuǎn)移的組織屏障，蛋白 水解酶降解這種屏障。 二、細胞外基質(zhì)降解為腫瘤的轉(zhuǎn)移 形成通道 多種蛋白酶協(xié)同作用，并以級聯(lián)反應(yīng)的形式促 進基質(zhì)降解和細胞轉(zhuǎn)移。 81 目 錄 基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMPs）包括：膠原酶（collagenases）、明 膠酶（gelatinases）、間質(zhì)溶解蛋白等。 （一）基質(zhì)金屬蛋白酶類增強癌細胞的侵襲能力 侵襲性惡性腫瘤的MMPs表達呈高水平。當 MMPs的抑制物TIMPs表達增加時，癌細胞 的侵襲能力弱。 82 目 錄 絲氨酸蛋白酶包括: 纖溶酶、纖溶酶激活劑（PA ）、組織蛋白酶G和白細胞彈力蛋白酶等。 PA有尿激酶型PA（urokinase-type PA, uPA）和 組織型PA（tissue-type PA, tPA）兩型。 uPA與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān), 活性受其抑制劑（PAI）調(diào) 節(jié)。 （二）絲氨酸蛋白酶uPA與腫瘤轉(zhuǎn)移間密切相關(guān) 83 目 錄 半胱氨酸蛋白酶包括：組織蛋白酶B、H、L等。 腫瘤組織中組織蛋白酶B（cathepsin B, CB） 通 過催化肽鍵水解，促使肺癌擴散、轉(zhuǎn)移。 （三）半胱氨酸蛋白酶CB增強細胞轉(zhuǎn)移能力 84 目 錄 組織蛋白酶D（cathepsinD, CD）屬天冬氨酸蛋 白酶類，通常只存在于溶酶體中。 CD的主要作用： （四）天冬氨酸蛋白酶CD降解細胞外基質(zhì) 和基底膜 降解細胞外基質(zhì)和基底膜，并可激活其它蛋 白酶，進而促進轉(zhuǎn)移。 CD也常作為預(yù)后判斷的標志物，表達高則 預(yù)后差。 85 目 錄 三、腫瘤細胞運動是轉(zhuǎn)移的基本條件 鼠淋巴瘤 (RAW117-H10) 鼠肝竇竇內(nèi)皮細細胞200C3b樣樣因子 旁分泌型 產(chǎn)產(chǎn)生細細胞通過過G 蛋白發(fā)揮發(fā)揮 作用 人惡惡性黑色素瘤（A2058）125自趨趨化素 (autotoxin， ATX） 人纖維纖維 肉瘤（HT1080） 大鼠乳腺癌（MTLn3） 產(chǎn)產(chǎn)生細細胞通過過G蛋 白及磷脂酶C（ PLC）發(fā)揮發(fā)揮 作用 鼠惡惡性黑色素瘤(B16F1)55自分泌運動動因子 (autocrine motitily factor，AMF) 自分泌型 靶細細胞及作用產(chǎn)產(chǎn)生細細胞分子量/kD運動動因子類類 型 86 目 錄 ras系統(tǒng)包括N-ras、K-ras和H-ras ras活化不僅能使許多細胞癌變，同時還能 使癌細胞具有轉(zhuǎn)移的活性。 四、有多個基因與轉(zhuǎn)移相關(guān) （一）很多癌基因具有誘發(fā)或促進癌細胞轉(zhuǎn)移 的潛能 腫瘤轉(zhuǎn)移基因包括ras、myc、mos、raf、fes 、erb-B-2等。 例如： 87 目 錄 腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因有nm23、WDNM1、WDNM2 、Timp-1、E-cad、MHC-H-2K、Kiss-1等。 （二）某些基因具有抑制癌細胞轉(zhuǎn)移的能力 nm23基因有兩種，即nm23-H1和nm-23-H2。 nm23-H1的作用是抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，而nm23-H2可 能與肺癌的分化程度相關(guān)。 例如： 88 目 錄 結(jié)結(jié)直腸腸癌負負相關(guān)E-Cad NIH3T3負負相關(guān)TIMP-1 黑色素瘤負負相關(guān)nm23 人乳腺癌負負相關(guān) 人結(jié)腸結(jié)腸 癌正相關(guān)PLM59 淋巴細細胞癌正相關(guān)Tiam1 人乳腺癌、結(jié)結(jié)直腸腸癌正相關(guān)CD44 人食管癌、直腸腸癌等正相關(guān)突變變型DCC 人乳腺癌、肺癌正相關(guān)突變變型p53 大鼠結(jié)腸結(jié)腸 癌正相關(guān)erb-B2 NIH3T3正相關(guān)mos fes fms src 神經(jīng)纖維經(jīng)纖維 瘤正相關(guān)myc NIH3T3正相關(guān)ras 腫腫瘤細細胞類類型與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移的關(guān)系基因 與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因 89 目 錄 血管生成與腫瘤 Vascular formation and Tumor 第五節(jié) 90 目 錄 一、多種生成因子促進血管生成 釋釋放、激活生長長因子，重塑基質(zhì)質(zhì)MMPS 內(nèi)皮細細胞連連接分子PECAM(CD31) 補補充平滑肌細細胞PDGF 誘導(dǎo)誘導(dǎo) 血管生成TNF- 刺激細細胞外基質(zhì)產(chǎn)質(zhì)產(chǎn) 生和促進進血管生成因 子釋釋放 二聚化多肽肽TGF- 誘導(dǎo)誘導(dǎo) 血管生成，形成，刺激血管生成FGF 強誘導(dǎo)誘導(dǎo) 因子二聚化糖蛋白VEGF家族（5種） 作用結(jié)結(jié)構(gòu)血管生成相關(guān)因子 91 目 錄 血管生成因子和抑制因子共同控制血管生成的 程度。大多數(shù)抑制物以活性形式存在，部分需細胞 外蛋白水解酶作用后成為活性形式。 主要有血管抑制素（angiostatin），內(nèi)皮穩(wěn)定 素(endostatin)及血小板抑制4（PF-4）等。 二、內(nèi)源性血管生成抑制因子 抑制血管生成 92 目 錄 缺氧能誘導(dǎo)相關(guān)的缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducing factor， HIF)，缺氧可通過HIF使 VEGF的過表達，因而刺激血管新生。 三、缺氧能刺激血管生成因子的高表達 抑制腫瘤血管新生可抑制腫瘤生長，它可 能具有高效、迅速、副作用小，也不會產(chǎn)生抗 藥物等優(yōu)點。 93