腫瘤細胞生物學ppt課件.ppt

第五章腫瘤細胞生物學 第一節(jié)腫瘤細胞與正常細胞的差別 1 什么是癌 什么是腫瘤 1 宋代 1170年 東軒居士著 衛(wèi)濟寶書 首用無病框的癌字即山巖之意 2 16世紀羅馬皇帝MarcAurel發(fā)現(xiàn)乳腺癌引起的淋巴管炎螃蟹狀 Krab 2 正常細胞有什么樣的結(jié)構(gòu) 1 細胞膜 雙脂膜 蛋白質(zhì) 糖蛋白 糖脂 2 細胞質(zhì) 亞細胞器 分泌顆粒 3 細胞核 染色體 核仁組成區(qū) 3 腫瘤細胞有什么樣的結(jié)構(gòu) 1 細胞核 核呈多形性 染色體呈多形性 核仁銀染顆粒增多 2 細胞質(zhì) 核糖體增加 分泌顆粒增多 3 細胞膜 某些糖蛋白減少 一些糖脂減少 受體分布改變 第二節(jié)腫瘤的惡性增殖 1 腫瘤有那些生長特點 2 惡性增殖有何的表現(xiàn) 1 體積增大 2 組織密度增加 3 細胞數(shù)目增多3 如何測定 a 影像學測定 X 透射 B超 內(nèi)窺鏡 CT 核磁共振 b 細胞學測定 4 腫瘤惡性增殖的細胞和分子機理是什么 1 細胞周期改變a 細胞周期 G1 S G2 M M 前 中 后 末 b 嵇查點 cheakpoint c 正常細胞周期的調(diào)控分子 a 種類 細胞周期素 cyclinA B C D E AandBinMphase C DandEinG1phase 細胞周期素依賴激酶 cyclin dependent kinase1 7 1inG2andMphase 2inG1 G2andMphase 4 5and6inG1phase cdk活化激酶 cdk activatingkinase 細胞分化周期蛋白25 celldivisioncycle25 cdk抑制劑 cdk inhibitor CDI b 匹配 cyclinAandBcombinewithcdk1and2 cyclinCandDpairwithcdk4 5and6 c 活化和調(diào)控 cdk activatingkinasecyclin cdk phospholationofThr14 Tyr15 Thr160ofcdkcdc25 cdk Thr160 CDI調(diào)控cyclin cdk的活性 d CDI的主要種類 P21family including P21 cip1 waf1 cap21 sdi1 P27 kip P57 kip2 P16family including P15 ink4B P16 ink4A P18 ink4C P19 ink4D P20TGF family including1 2 3 4 5 e CDI的功能P21抑制cdk2 4 5 6復合物的激酶活性 阻止細胞進入S期P27作用cyclin cdk復合物 使細胞停留在G1期P16抑制cdk4 cdk6介導的Rb的磷酸化P15結(jié)合cdk4 cdk6 抑制其激酶活性TGF 在G1后期抑制Rb蛋白磷酸化 使細胞停留在G1期 f 惡性腫瘤細胞周期中調(diào)控分子的改變cyclinD1基因擴增 重排和突變發(fā)現(xiàn)在乳腺癌 皮膚癌 結(jié)腸癌 食道癌 淋巴造血系統(tǒng)的癌中致癌機理是 加速G1進入S期 增加轉(zhuǎn)錄 與原癌基因合作促細胞增殖Rb突變或磷酸化發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜母細胞瘤 骨瘤 小細胞肺癌 乳腺癌等癌中致癌機理 促細胞增殖P16突變或缺失發(fā)現(xiàn)在一些癌中致癌機理 無法竟爭結(jié)合cdk4 6因而無法抑制Rb的磷酸化 促進細胞增殖P27丟失發(fā)現(xiàn)在白血病中致癌機理 無法與cyclin cdk復合物作用 無法使細胞停留在G1期 2 細胞凋亡的改變a 細胞死亡的形式 a 壞死 以外 作用 腫漲 破裂 炎癥 b 凋亡 正常 內(nèi)縮 小體 被吞 無炎癥apoptosis programmedcelldeathb 凋亡相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn) a 線蟲 C elegans 有1090個體細胞 b 131個細胞在發(fā)育過程中凋亡 c 線蟲透明 凋亡細胞易于觀察 d 發(fā)現(xiàn)有15個基因影響線蟲細胞的命運c 凋亡相關(guān)基因的種類 a 凋亡基因 myc myb bax bcl xs bad p53 ICE hid 果蠅 ced 3andced 4 線蟲 b 存活基因 凋亡抑制基因 ced 9 線蟲 bcl 2 bcl xl bag AL bcr abl raf 腺病毒E1B EB病毒BHRF1andLMP1 非洲豬熱病毒LMW5 HL 桿狀病毒p35 d 凋亡基因及其產(chǎn)物的作用機制p53 誘導p21蛋白產(chǎn)生 抑制cyclinD cdk4復合物的形成 阻止Rb磷酸化 使細胞停止在G1期進行DNA修復 若不能修復則誘導細胞凋亡 ICE interleukin 1Bconvertingenzyme a ced 3同源基因有 ICE Ich 1 NEDD2 cpp32 Ich 2 Tx Icerel Mch 2 Mch 3 Icerel 等 b ICE的作用機制 ICE受bcl 2抑制 當bcl 2失活時 ICE促進細胞凋亡 c 其它ICE同源基因的作用機制 nedd2 Ich 1二聚體誘導凋亡 但可被bcl 2 crmA抑制 cpp32水解ADP 核糖基因聚合酶 使PARP poly ADP ribose polymerase 在DNA斷裂時的修復功能失去 因而誘導凋亡 prICE proteaseresemblingICE 可切斷PARP 誘導凋亡 c myc 其功能是 a 轉(zhuǎn)錄因子活性 b 啟動細胞增殖 c 抑制細胞分化 d 調(diào)節(jié)細胞分化 e 參與細胞凋亡 c myc高表達可導致細胞凋亡 但可被bcl 2抑制 Fas Apo 1 Fas也稱為Apot基因 即Fs 7associatedsurfaceprotein 它是NGF受體家族的成員 Fas和配體FasL結(jié)合可誘導鞘磷脂酶 sphingomyelinase 活性 分解產(chǎn)物為神經(jīng)酰胺ceramide 該產(chǎn)物可阻止細胞周期進行 引起細胞凋亡 e 存活基因 凋亡抑制基因 及其產(chǎn)物的作用機制bcl 2 a 抗氧化作用 阻止內(nèi)源性氧的生成 b 影響鈣釋放 c 與p53作用形成一個雜合子 抑制p53 促進轉(zhuǎn)錄 使細胞存活 bcl 2家族的其他基因 bcl xl mcl 1 AL bag 1等 作用機理 a bcl 2 bax大于bax bax 可抑制細胞凋亡 b bcl 2 bcl xs結(jié)合可釋放bax 使其形成bax bax二聚體從而使細胞凋亡 c bag 1與bcl 2作用可加強bcl 2的抑制細胞凋亡作用 d 細胞凋亡改變與腫瘤 a 抑制凋亡可導致腫瘤細胞不斷增殖 b 促進凋亡可抑制腫瘤細胞增殖 3 端粒和端粒酶的改變a 端粒的發(fā)現(xiàn) 20世紀初 Muller等用x 射線照射細胞使染色體斷裂 斷裂的染色體片段可以相互連接形成雙著絲?；颦h(huán)狀DNA 但是 天然染色體具有穩(wěn)定的末端結(jié)構(gòu) 末端方向不能與其它片段連接 故此 Muller提出了端粒 telomere 的概念 b 端粒的結(jié)構(gòu)特點 a 真核細胞端粒DNA序列富含G 并有簡單的串連重復 b 串連序列長5 8bp 可重復長達10kb c 人類端粒為6聚體重復 為5 TTAGGG 3 長達15kb d 5 3方向鏈延伸到末端后伸出富含C的3 5方向的長12 16個bp的單鏈核苷酸 并且內(nèi)折以G G配對方式連接 e 端粒存在有結(jié)合蛋白 它以氫鍵與末端DNA結(jié)合 保護大約100bp的雙鏈末端和16bp的單鏈末端 f 人類的與TTAGGG結(jié)合的是一種蛋白因子 telomericrepeatbindingfactor TRF TRF參與端粒長度的調(diào)節(jié) 是一個端粒延長的抑制劑 c 端粒的功能 a 保護末端 防止降解 b 解決末端復制問題 d 端粒酶的發(fā)現(xiàn) 1985年 Greider等首次在四膜蟲中發(fā)現(xiàn)了一種能擴增末端DNA的酶稱為端粒酶 1989年該酶被提純 1995年人端粒酶RNA被克隆成功 e 端粒酶的結(jié)構(gòu) 端粒酶RNA和蛋白質(zhì)兩部分 RNA的特點 a 含有與端粒DNA序列互補的 telomereDNAsequence TEL RNA序列 b 人的TEL末端為5 TTAGGG 3 四膜蟲的TEL末端為5 GTTGGG 3 c 四膜蟲的RNA有159個核苷酸 端粒酶蛋白的特點 a 四膜蟲的蛋白有兩個亞基 分別為80kd和95kd p80與端粒酶RNA有特殊親合性 p95能與端粒DNA單鏈部分特異結(jié)合 b 哺乳動物端粒酶蛋白有結(jié)合亞基TP1蛋白 telomereassociatedprotein1 和催化亞基hest2蛋白 TP1與p80有廣泛的同源性 但與酶活性無關(guān) hest2蛋白與端粒酶活性相關(guān) 它的編碼基因為HTRT humantelomerasereversetranscriptase f 端粒酶的功能 端粒酶以自身的RNA為模板 以末端DNA單鏈3端游離 OH為引物 在末端添加新的端粒重復序列 使端粒延長 其反應(yīng)過程為 在四膜蟲中 第一步 結(jié)合 GGGTTG AACCCCAAC 第二步 聚合 GGGTTGGGGTTG AACCCCAAC 第三步 移位 GGGTTGGGGTTG AACCCCAAC 再聚合 再移位 重復 g 端粒與壽命 a 20世紀70年代初 Olvinkov首次提出 染色體末端逐漸丟失導致細胞最終退出細胞周期 進而死亡 b Kruh等對2天 9歲 75歲及患早老性癡呆的人群進行端粒的發(fā)現(xiàn) 年齡越大端粒越短 大多數(shù)組織在分化過程中 端粒不同程度的縮短 皮膚和淋巴細胞的端粒每年丟失15 40bp 纖維細胞 胚胎腎細胞 上皮細胞 卵巢細胞傳代一次丟失50 200bp h 端粒酶與壽命 a 端粒 端粒酶假說的提出 依據(jù)端粒在細胞壽命中的控制作用 Harley提出了端粒 端粒酶假說 b 假說的要點 當細胞在有絲分裂過程中 伴隨著部分端粒序列的丟失 端粒長度不斷縮短 當端粒縮短到一定程度時 就會啟動某種信號 使細胞進入危機點M1期 此時細胞不再分裂并出現(xiàn)老化 如果細胞被病毒轉(zhuǎn)化或因抑癌基因突變 細胞會越過M1期 繼續(xù)分裂 端粒細胞繼續(xù)縮短 最終達到一個關(guān)鍵閾值 細胞進入另一個危機點M2期 這時染色體可能出現(xiàn)異常形態(tài) 某些細胞端粒太短 喪失其功能 導致細胞死亡 但極少數(shù)細胞在此階段激活端粒酶 使端粒增長 從而逃避M2期危機 獲得永生性 i 端粒 端粒酶與腫瘤 研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中端粒變短或變得極短或丟失 大部分腫瘤細胞端粒長度明顯短2 6kb 端粒酶被激活 在人類的腫瘤中 均發(fā)現(xiàn)端粒酶的表達 端粒酶活化是細胞無限增殖所必須的 端粒酶在腫瘤發(fā)生的那個階段被活化 目前尚不清楚 端粒酶如何被活化 Counter提出了兩種可能的模式 逃避M2期危機的復活模式 擴充保留模式 即其它細胞衰老死亡 保留了本身微弱表達端粒酶的細胞 端粒酶抑制劑和端粒酶基因的反義核酸可治療腫瘤 第三節(jié)腫瘤的侵潤和轉(zhuǎn)移 一 什么是侵潤和轉(zhuǎn)移 1 什么是侵潤 invasion 2 侵潤的過程 脫落 侵襲 增殖3 什么是轉(zhuǎn)移 metastasis 4 轉(zhuǎn)移的過程 脫落 侵襲 轉(zhuǎn)移 增殖5 侵潤和轉(zhuǎn)移的差異二 侵潤和轉(zhuǎn)移會有什么樣的結(jié)果 1 從非要害器官轉(zhuǎn)移到要害器官如皮膚黑色素瘤的肝 淋巴轉(zhuǎn)移2 從非要害部位轉(zhuǎn)移到要害部位如大腦膠質(zhì)瘤轉(zhuǎn)移為大腦血管瘤 三 侵潤轉(zhuǎn)移的分子機制是什么 1 脫落的分子機制是什么 膜表面負電荷增多 細胞間排斥力增大 原因是唾液酸含量增高 腫瘤組織中鈣濃度降低 鈣是連接鄰近細胞表面負電荷的媒介 膜表面組織粘連蛋白減少 纖維粘連蛋白具有粘合細胞作用 谷氨酰胺合成障礙 谷氨酰胺是細胞表面粘合分子的成份 谷氨酰胺合成酶活性高 細胞粘合力強 2 侵襲的分子機制是什么 脫落的腫瘤細胞能產(chǎn)生和釋放多種水解酶 水解破壞周圍細胞間質(zhì)成份 包括基底膜成份 使腫瘤細胞易于擴散 細胞間質(zhì)的主要成份 a 蛋白質(zhì)如膠原蛋白 有12類之多 而 膠原蛋白主要存在于基底膜中 層粘鏈蛋白 纖維粘鏈蛋白等 b 透明質(zhì)酸等 水解酶類 a 蛋白水解酶 絲氨酸蛋白酶 金屬蛋白酶 組織蛋白酶B L 彈性蛋白酶 b 透明質(zhì)酸酶 3 轉(zhuǎn)移的分子機制是什么 轉(zhuǎn)移靠細胞的移動能力 這種能力依賴于一些因子和基因的作用 因子和基因的種類 a 細胞移動促進因子 包括60KD和120KD蛋白 其受體為78KD 其功能是促進細胞游走 b 運動刺激因子 是一個70KD的蛋白 刺激細胞運動 c 擴散因子 scatterfactor 增加各類細胞運動 d 粘附分子 腫瘤細胞產(chǎn)生的能與血管內(nèi)皮細胞識別粘附的一類分子 包括 a 整合素 integrin 已發(fā)現(xiàn)20多種 由 兩個亞基構(gòu)成 通過識別精 甘 天三肽介導粘附 b 鈣粘素 cadherin 一種跨膜蛋白 利用膜外結(jié)構(gòu)中的組 丙 val三肽介導細胞間粘附 c 免役球蛋白超家族 包括ICAM 1 細胞間粘附分子 NCAM 神經(jīng)粘附分子 VCAM 血管內(nèi)皮細胞粘附分子 等均介導細胞間的粘附 d 選擇素 selectin 識別糖配基的一類粘附分子 已發(fā)現(xiàn)有L E和P三種 e 癌基因在轉(zhuǎn)移中的作用 a ras癌基因 用ras基因轉(zhuǎn)染細胞 其轉(zhuǎn)移能力增強 型膠原酶 組織蛋白酶L B產(chǎn)生增多 b myc癌基因高擴增如在神經(jīng)母細胞瘤中 c fas癌基因高表達可增加大鼠乳腺癌的轉(zhuǎn)移能力 d erb B 2癌基因的高表達可使人乳腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移增強 f 其它腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因 Mts 1基因 2 1kb 101aa 鼠Mta 1 meta 1 Tiam 1 PGM21等均促進轉(zhuǎn)移 4 增殖的分子機制是什么 1 自或旁分泌產(chǎn)生大量的生長因子 已發(fā)現(xiàn)的生長因子有60多種 關(guān)于生長因子問題將在下一章討論 2 腫瘤的血管化生長 腫瘤的血管生長特點 a 數(shù)量多密度高 d 持續(xù)生長 c 血管極少分化成熟 腫瘤血管的結(jié)構(gòu)特征 a 粗糙行走紊亂 b 不規(guī)則狹窄 c 擴張或扭曲 d 血管壁薄 e 細胞間隙大 f 基底膜不完整 血管化生長的原因 a 便于供血供養(yǎng) b 便于腫瘤細胞脫落轉(zhuǎn)移 血管化生長的分子機制 腫瘤細胞可產(chǎn)生血管生成刺激因子促進血管生成 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的血管生成刺激因子有10多種 包括 血管內(nèi)皮細胞生長因子 前列腺素E1 E2 肝素酶 胎盤生長因子 干細胞生長因子 TGF IL 8等 5 如何對侵潤和轉(zhuǎn)移進行分子調(diào)控 1 抑制侵潤過程 蛋白酶抑制劑 存在與黃豆中 慈菇中 血液中 微生物中 透明質(zhì)酸酶抑制劑 2 抑制轉(zhuǎn)移 主要通過轉(zhuǎn)移抑制基因 nm23 1988年 Steeg從小鼠黑色素瘤k1735中克隆出來 它編碼一個二磷酸核甘激酶 可將NDP轉(zhuǎn)變?yōu)镹TP