腫瘤發(fā)生和演進(jìn)機(jī)制

1、腫瘤發(fā)生和演進(jìn)機(jī)制腫 瘤 的 概 念 腫瘤是機(jī)體在各種致瘤因素作用下，局部組織細(xì)胞的基因發(fā)生改變，導(dǎo)致異常增生而形成的新生物，通常形成局部腫塊。 正常細(xì)胞核內(nèi)DNA，密碼的基因除完成細(xì)胞功能外，尚有潛在調(diào)控細(xì)胞生長的基因原癌基因（pro-oncogene）、抑制細(xì)胞增殖的基因、細(xì)胞DNA損傷后能進(jìn)行修復(fù)的DNA修復(fù)基因(DNA repair gene)和細(xì)胞DNA損傷后不能修復(fù)的凋亡基因(apoptotic gene)維持正常細(xì)胞生長、分化和穩(wěn)定的遺傳性狀。 腫瘤發(fā)生是致瘤因素作用于細(xì)胞核內(nèi)DNA，使遺傳密碼發(fā)生改變，使某些細(xì)胞的調(diào)控基因或癌基因（oncogene）、腫瘤抑制基因(tumor

2、suppressor gene, TSG)、凋亡基因(apoptotic gene)和DNA修復(fù)基因(DNA repair gene)異常表達(dá)，使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。 一、腫瘤的異常增生腫瘤的增生與非腫瘤性增生的區(qū)別：炎癥、損傷時(shí)增生的組織是適應(yīng)機(jī)體的需要，當(dāng)病因消除后，組織的結(jié)構(gòu)、功能可恢復(fù)正常，增生就停止了。腫瘤組織生長旺盛，呈持續(xù)性(continous)、自主性生長(self-renewal)，與機(jī)體不協(xié)調(diào)，即使致瘤因素停止刺激，仍保持自主性生長。與整個(gè)機(jī)體不協(xié)調(diào)相對無止境的旺盛生長非腫瘤性增殖特點(diǎn)：1、多克隆性(polyclonal)2、反應(yīng)性增生，是機(jī)體需要的，對機(jī)體有利;3、增

3、殖的細(xì)胞或組織能夠分化成熟;4、原因消除后不再繼續(xù)增生; 一般說機(jī)體內(nèi)各種組織的細(xì)胞均可發(fā)生腫瘤。 不同組織的細(xì)胞發(fā)生腫瘤的潛能不同。一般說成熟度低、增殖能力強(qiáng)的細(xì)胞成分，更容易發(fā)生腫瘤。 二 腫瘤的生長與擴(kuò)散一）、生長方式：1、Expansive growth（膨脹性生長）2、Infiltrative growth（浸潤性生長）3、Exophytic growth（外生性生長） 二）、腫瘤的生長速度 分化：細(xì)胞成熟的過程；一般說，良性腫瘤分化好，生長緩慢；而惡性腫瘤分化差，生長較快。 倍增時(shí)間（Doubling time）：即腫瘤細(xì)胞增加一倍所需要的時(shí)間(細(xì)胞增殖周期？）； 生長分?jǐn)?shù)：細(xì)胞群

4、體中處于增殖狀態(tài)（S、G2、M）的細(xì)胞比例； 細(xì)胞丟失：壞死和凋亡； 血管形成：營養(yǎng)的供應(yīng)；Growth fraction（生長分?jǐn)?shù)）處于增殖狀態(tài)（S、G2、M）的細(xì)胞比例生長最旺盛的腫瘤增殖指數(shù)也僅有20%左右。惡性腫瘤生長分?jǐn)?shù)高；良性腫瘤生長分?jǐn)?shù)低；細(xì)胞增殖周期: 是指細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始生長，到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程。細(xì)胞增殖周期可分為兩個(gè)時(shí)期，即間期和分裂期。 細(xì)胞間期包括G1、S和G2期：G1期：DNA復(fù)制前的準(zhǔn)備階段，合成蛋白、糖類、脂類等，但不合成DNA，是細(xì)胞的最初生長期。決定G1期向S期轉(zhuǎn)換的特定時(shí)期稱起始點(diǎn)（或限制點(diǎn)，或檢驗(yàn)點(diǎn)），受內(nèi)外多種因素的控制。 進(jìn)入G1期的細(xì)

5、胞有三種結(jié)局：連續(xù)分裂細(xì)胞，在細(xì)胞周期中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)因而又稱為周期細(xì)胞，如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。休眠細(xì)胞暫不分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝細(xì)胞等。不分裂細(xì)胞，指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，如紅細(xì)胞、神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等等。S期：DNA合成，在真核生物DNA與組蛋白結(jié)合，形成核小體,以核小體為單位進(jìn)行復(fù)制。持續(xù)時(shí)間大約78小時(shí)。 G2期：DNA復(fù)制完成后的準(zhǔn)備階段：合成大量蛋白質(zhì)，能否進(jìn)入M期，受G2期檢驗(yàn)點(diǎn)的控制，歷時(shí)較短而恒定，哺乳動物細(xì)胞一般為1小時(shí)。細(xì)胞分裂期即M期： 從間期結(jié)束時(shí)開始，到新的間期出現(xiàn)時(shí)的一個(gè)階段，它

6、也是一個(gè)連續(xù)的動態(tài)變化過程。根據(jù)其主要變化特征，可將其分為前期、中期、后期和末期四個(gè)分期。前期：染色質(zhì)逐漸凝集形成一定數(shù)目和形狀的染色體，核膜及核仁逐漸解體消失；在間期復(fù)制的中心體分開，逐漸向細(xì)胞的兩極移動；每個(gè)中心體的周圍出現(xiàn)很多放射狀的細(xì)絲，兩個(gè)中心體之間的細(xì)絲連接形成紡錘體，這些細(xì)絲即是微管結(jié)構(gòu)。 中期：染色體高度凝集，并集中排列在細(xì)胞的中部平面上，形成赤道板。后期： 染色體在著絲點(diǎn)處完全分離，各自成為染色單體，兩組染色單體受紡錘絲牽引，分別向細(xì)胞兩極移動。與此同時(shí)，細(xì)胞向兩極伸長，中部的細(xì)胞質(zhì)開始縮窄，細(xì)胞膜內(nèi)陷。 兩個(gè)中心體已移到細(xì)胞的兩極，紡錘體更明顯，紡錘絲與每個(gè)染色體的著絲點(diǎn)相

7、連。 末期：染色體逐漸解螺旋恢復(fù)為染色質(zhì)纖維；核仁和核膜重新出現(xiàn)，形成新的胞核；細(xì)胞中部繼續(xù)縮窄變細(xì)，最后斷裂形成兩個(gè)子細(xì)胞，完成有絲分裂;子細(xì)胞即進(jìn)入下一周期的間期。細(xì)胞周期調(diào)控1、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)： 細(xì)胞要分裂，必須正確復(fù)制DNA、合成足夠的蛋白（細(xì)胞器、骨架等）和達(dá)到一定的體積，在獲得足夠物質(zhì)支持分裂以前，細(xì)胞不可能進(jìn)行分裂。細(xì)胞周期的運(yùn)行，是在一系列稱為檢驗(yàn)點(diǎn)（check point）的嚴(yán)格檢控下進(jìn)行的，當(dāng)DNA發(fā)生損傷，復(fù)制不完全或紡錘體形成不正常，周期將被阻斷。 細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)由感受異常事件的感受器、信號傳導(dǎo)通路和效應(yīng)器構(gòu)成。 細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)G1/S檢驗(yàn)點(diǎn):控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)

8、入DNA合成期，相關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是否足夠大？S期檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA復(fù)制是否完成？G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)：是決定細(xì)胞一分為二的控制點(diǎn)，相關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？細(xì)胞體積是否足夠大？中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)（紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)）：任何一個(gè)著絲點(diǎn)沒有正確連接到紡錘體上，都會抑制APC的活性，引起細(xì)胞周期中斷。2、細(xì)胞周期蛋白激酶（CDK):與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性 ,可將靶蛋白磷酸化而產(chǎn)生相應(yīng)的生理效應(yīng)，使細(xì)胞周期的不斷運(yùn)行。CDK激酶和其調(diào)節(jié)因子又被稱作細(xì)胞周期引擎。發(fā)現(xiàn)的CDK在動物中有7種。各種CDK分子均含有一段相似的激酶結(jié)構(gòu)域即PSTAIRE，與周期蛋白

9、的結(jié)合有關(guān)。 3、細(xì)胞周期蛋白激酶抑制劑（CKI):對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用;CKI分為兩大家族: Ink4(Inhibitor of cdk 4)，如P16、P15、P18c和P19，特異性抑制cdk4cyclin D1、cdk6cyclin D1復(fù)合物。 Kip(Kinase inhibition protein)：包括、P27、P57等，能抑制大多數(shù)CDK的激酶活性;4、細(xì)胞周期蛋白 cyclin:周期蛋白激活CDK的作用,決定了CDK何時(shí)、何處、將何種底物磷酸化，從而推動細(xì)胞周期的前進(jìn);在脊椎動物中為A1-2、B1-3 、C、 D1-3、E1-2、F、G、H等 ;分為G1型、G1/S型、

10、S型和M型4類；各類周期蛋白均含有一段約100個(gè)氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。 不同類型的周期蛋白激酶復(fù)合體脊椎動物CyclinCDKG1-CDKCyclin D*CDK4 、6G1/S-CDKCyclin ECDK2S-CDKCyclin ACDK2M-CDKCyclin BCDK1(CDC2)* D1-3，各亞型cyclin D，在不同細(xì)胞中的表達(dá)量不同，但具有相同的功效細(xì)胞在生長因子的刺激下，G1期cyclin D表達(dá)，并與CDK4、CDK6結(jié)合成復(fù)合物；進(jìn)而使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化；磷酸化的Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼cyclin

11、 E、A和CDK1的基因。在G1-S期，cyclin E與CDK2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞通過G1/S限制點(diǎn)而進(jìn)入S期。 在G2-M期，cyclin A、cyclin B與CDK1結(jié)合，CDK1使底物蛋白磷酸化、如將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體等下游細(xì)胞周期事件。細(xì)胞周期的時(shí)間細(xì)胞周期和增殖：1、流式細(xì)胞儀檢測不同細(xì)胞周期的比例；2、免疫組化檢測Ki67或PCNA可以反應(yīng)細(xì)胞增殖狀態(tài)；細(xì)胞丟失壞死凋亡 凋亡：是細(xì)胞的程序性死亡；由體內(nèi)外某些因素觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序所導(dǎo)致細(xì)胞的主動死亡過程;保障細(xì)胞正常遺傳形狀穩(wěn)定的基礎(chǔ)；組織胚胎發(fā)育 、成體組織器官的激素撤退 、成熟細(xì)胞

12、的更換 、自身免疫性疾病,腫瘤過程區(qū)別點(diǎn)細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死起因生理或病理性病理性變化或劇烈損傷范圍單個(gè)散在細(xì)胞大片組織或成群細(xì)胞細(xì)胞膜保持完整，一直到形成凋亡小體破損染色質(zhì)凝聚在核膜下呈半月狀呈絮狀細(xì)胞器無明顯變化腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解細(xì)胞體積固縮變小腫脹變大凋亡小體有，被鄰近細(xì)胞或巨噬細(xì)胞吞噬無，細(xì)胞自溶，殘余碎片被巨噬細(xì)胞吞噬基因組DNA有控降解，電泳圖譜呈梯狀隨機(jī)降解，電泳圖譜呈涂抹狀蛋白質(zhì)合成有無調(diào)節(jié)過程受基因調(diào)控被動進(jìn)行炎癥反應(yīng)無，不釋放細(xì)胞內(nèi)容物有，釋放內(nèi)容物。凋亡細(xì)胞的主要特征是：染色質(zhì)聚集、分塊、位于核膜上，胞質(zhì)凝縮，最后核斷裂，細(xì)胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體；凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整

13、的細(xì)胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細(xì)胞吞噬消化，因始終有膜封閉，沒有內(nèi)溶物釋放，故不會引起炎癥；凋亡細(xì)胞中仍需要合成一些蛋白質(zhì)，但是在壞死細(xì)胞中ATP和蛋白質(zhì)合成受阻或終止；核酸內(nèi)切酶活化，導(dǎo)致染色質(zhì)DNA在核小體連接部位斷裂，形成約200bp整數(shù)倍的核酸片段，凝膠電泳圖譜呈梯狀；凋亡通常是生理性變化，而細(xì)胞壞死是病理性變化。細(xì)胞凋亡激活和執(zhí)行蛋白Caspase 家族Caspase屬于半胱氨酸蛋白酶，相當(dāng)于線蟲中的ced-3，這些蛋白酶是引起細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵酶。特點(diǎn)：酶活性依賴于半胱氨酸殘基的親和性；總是在天冬氨酸之后切斷底物，所以命名為caspase（cysteine aspartate-s

14、pecific protease）都是由兩大、兩小亞基組成的異四聚體，大、小亞基由同一基因編碼，前體被切割后產(chǎn)生兩個(gè)活性亞基。按功能分類：執(zhí)行蛋白如caspase-3、6、7，它們可直接降解胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，引起凋亡；啟動蛋白如caspase-8、9，受到信號后，能通過自剪接而激活，然后引起caspase級聯(lián)反應(yīng)，如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。凋亡執(zhí)行蛋白Caspase3、6和7的功能1）可激活核酸酶CAD（caspase-activated Dnase),CAD能在核小體的連接區(qū)將其切斷，形成約為200bp整數(shù)倍的核酸片段。 正常情況下CAD存在于胞質(zhì)中，

15、并且與抑制因子ICAD/DFF-45蛋白結(jié)合，不能進(jìn)入細(xì)胞核。活化的Caspase可以降解ICAD/DFF-45，釋放出CAD，使它進(jìn)入細(xì)胞核降解DNA。2）分解或剪切關(guān)鍵性細(xì)胞基質(zhì)包括細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)蛋白，核蛋白如DNA修復(fù)酶。凋亡啟動蛋白Caspase 8和9的活化調(diào)控1）受凋亡受體信號通路的激活：2）受凋亡酶活化因子的激活3）細(xì)胞中還具有caspase的抑制因子，稱為IAPs（inhibitors of apoptosis proteins），屬于一個(gè)龐大的蛋白家族。它們能通過BIR結(jié)構(gòu)域（baculovirus IAP repeats domain）與caspase結(jié)合，抑制其活性，如X

16、IAP。誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因素：死亡受體；離子照射；病毒攻擊；細(xì)胞應(yīng)激：生長因子或血清缺乏氧自由基等；T淋巴細(xì)胞釋放的毒性顆粒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 apoptosis inducing ligand) FADD (Fas-associated death domain) D

17、ED (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 activating factor-1 ）IAPs（inhibitors of apoptosis proteins）BIR結(jié)構(gòu)

18、域（baculovirus IAP repeats domain） 1、死亡受體 細(xì)胞表面凋亡受體通過與細(xì)胞外特異性配體結(jié)合，激活caspase系列反應(yīng)，傳送凋亡信號。 凋亡受體是屬于腫瘤壞死因子受體（TNFR）家族的跨膜蛋白，包括：腫瘤壞死因子受體1 （TNFR 1）Fas又稱APO-1/CD95 receptor死亡受體4（DR4）/腫瘤壞死因子凋亡誘導(dǎo)配體受體1(TRAIL R1）和死亡受體5（DR5）/TRAIL R2）誘餌受體(Decoy receptor)即（ TRAIL R3/DcR1、 TRAIL R4/DcR2、).它們的配體屬于TNF家族。1）腫瘤壞死因子受體1（TNFR-

19、1)誘導(dǎo)的凋亡信號：TNF由T淋巴細(xì)胞和活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生 ；TNF與TNFR1結(jié)合，通過受體分子的死亡結(jié)構(gòu)域的相互識別與適配子TRADD結(jié)合,繼而征集TRAF2的結(jié)合，導(dǎo)致NF-kB 和 JNK/Ap-1 通路活化；TRADD還可與FADD結(jié)合繼而活化caspase 8;2）由Fas和其配體介導(dǎo)的凋亡信號：Fas具有三個(gè)富含半胱氨酸的胞外區(qū)和一個(gè)稱為死亡結(jié)構(gòu)域的胞內(nèi)區(qū)。Fas的配體FasL與Fas結(jié)合后，F(xiàn)as三聚化使胞內(nèi)的DD區(qū)構(gòu)象改變，然后與接頭蛋白FADD的DD區(qū)結(jié)合，而后FADD的N端DED區(qū)（death effector domain）就能與Caspase-8（或-10）前體蛋白結(jié)

20、合。CD95FADD- caspase 8復(fù)合物被稱之為DISC (Death Inducing Signaling Complex. )引起caspase-8、10通過自身剪激活，它們啟動caspase的級聯(lián)反應(yīng)，使caspase-3、-6、-7激活。2、凋亡酶激活因子1（Apaf-1)（apoptotic protease activating factor-1） 1）含有3個(gè)結(jié)構(gòu)域： CARD（caspase recruitment domain）結(jié)構(gòu)域，能召集caspase-9； ced-4 同源結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合ATP/dATP； C 端結(jié)構(gòu)域，含有色氨酸/天冬氨酸重復(fù)序列，當(dāng)細(xì)胞色素c

21、的結(jié)合到這一區(qū)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，而這一過程又需要細(xì)胞色素c（Apaf-2）和caspase-9（Apaf-3）參與。Apaf-1/細(xì)胞色素c復(fù)合體與ATP/dATP結(jié)合后，Apaf-1就可以通過其CARD結(jié)構(gòu)域召集caspase-9，形成凋亡體(apoptosome），激活caspase-3，啟動caspase級聯(lián)反應(yīng)。3、線粒體細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)或凋亡信號能引起線粒體細(xì)胞色素c釋放,細(xì)胞色素c能與Apaf-1、caspase-9前體、ATP/dATP形成凋亡體，然后召集并激活caspase-3，進(jìn)而引發(fā)caspases級聯(lián)反應(yīng)，

22、導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。細(xì)胞色素是通過線粒體PT孔和線粒體跨膜通道釋放到細(xì)胞質(zhì)中的。線粒體PT孔（permeability transition pore）：主要由位于內(nèi)膜的腺苷轉(zhuǎn)位因子（Adenine nucleotide translocator，ANT）和位于外膜的電壓依賴性陰離子通道（Voltage dependent anion channel VDAC）等蛋白所組成，PT孔開放會引起線粒體跨膜電位下降和細(xì)胞色素c釋放 由線粒體釋放的凋亡相關(guān)蛋白：細(xì)胞色素c：與Apaf、 caspase-9前體、ATP/dATP形成凋亡體，啟動Caspase途徑；Smac 蛋白（second mitochon

23、dria-derived activator of caspase）：能通過N端的幾個(gè)氨基酸與IAPs（凋亡抑制蛋白）的BIR結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而解除IAP對caspase的抑制；凋亡誘導(dǎo)因子(AIF）：引起核固縮和染色質(zhì)斷裂；核酸內(nèi)切酶G (Endo G)： 可以使DNA片段化。4、Bcl-2家族Bcl-2為凋亡抑制基因，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)至少19個(gè)同源物，它們通過控制線粒體中細(xì)胞色素c等凋亡因子的釋放調(diào)節(jié)凋亡過程。Bcl-2家族成員都含有1-4個(gè)Bcl-2同源結(jié)構(gòu)域(BH1-4)，和一個(gè)羧端跨膜結(jié)構(gòu)域(transmembrane region,TM)。其中BH4是抗凋亡蛋白所特有的結(jié)構(gòu)域，BH3是與促進(jìn)

24、凋亡有關(guān)的結(jié)構(gòu)域。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)可將Bcl-2基因家族分為兩類： 抗凋亡蛋白如：Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1； 促進(jìn)凋亡的如：Bax、Bak、Bad、Bid、Bim，在促凋亡蛋白中還有一類僅含BH3結(jié)構(gòu)，如Bid、Bad。TM為跨膜結(jié)構(gòu)域；BH1和BH2為空形成結(jié)構(gòu)域；BH3和BH4為調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域；BH4是抗凋亡結(jié)構(gòu)域，BH3是促進(jìn)凋亡的結(jié)構(gòu)域。Bcl-2蛋白主要定位于線粒體外膜，它拮抗促凋亡蛋白的功能。而大多數(shù)促凋亡蛋白則主要定位于細(xì)胞質(zhì)，一旦細(xì)胞受到凋亡因子的誘導(dǎo)，它們可以向線粒體轉(zhuǎn)位，通過寡聚化在線粒體外膜形成跨膜通道,或者開啟線粒體的PT孔,導(dǎo)致線粒體細(xì)胞色素C釋放，

25、激活caspase,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Bcl-2家族的促凋亡作用:Bcl-2家族蛋白對于線粒體PT孔的調(diào)節(jié)作用：促凋亡蛋白Bax等可以通過與ANT或VDAC的結(jié)合介導(dǎo)PT孔的開放，從而促進(jìn)凋亡。Bax在線粒體外膜形成跨膜孔，導(dǎo)致細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子（AIF)流出線粒體外；胞質(zhì)中的促凋亡蛋白可通過不同的方式被激活，包括去磷酸化，如Bad；被caspase加工為活性分子，如Bid；從結(jié)合蛋白上釋放出來，如Bim是與微管蛋白結(jié)合在一起的。Bcl-2家族蛋白抑制凋亡作用：Bcl-2或Bcl-XL 與Bax或Bad結(jié)合阻止跨膜孔形成；Bcl-2、Bcl-xL等則可通過與Bax競爭性地與ANT結(jié)合，或者直

26、接阻止Bax與ANT、VDAC的結(jié)合來發(fā)揮其抗凋亡效應(yīng)。血管形成（Angiogenesis）腫瘤生長的關(guān)鍵因素血管形成的機(jī)制：腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生血管生成因子vascular endothelial growth factor (VEGF)basic fibroblast growth factor (bFGF)腫瘤/間質(zhì)產(chǎn)生血管生成抑制因子 血管生成 生成抑制Tumor angiogenesis概念意義過程促血管形成和抑血管形成研究方法和觀察指標(biāo)Concept of angiogenesisAngiogenesis: 從已存在的血管網(wǎng)中新生血管的過程. (視網(wǎng)膜病、損傷和修復(fù)； 缺血性病變; 腫瘤的

27、生長、浸潤和轉(zhuǎn)移)Vascularization: 由血管母細(xì)胞生成血管的過程 (胚胎發(fā)育)意義 腫瘤生長: (1) 腫瘤細(xì)胞與血管間的距離增加; (2) 血管結(jié)構(gòu)紊亂，缺乏完整性易于塌陷 缺氧為腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移提供條件降解血管基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)；血管內(nèi)皮細(xì)胞增生血管內(nèi)皮細(xì)胞移動血管內(nèi)皮細(xì)胞分化管腔的形成 血管形成是惡性腫瘤生長、浸潤和轉(zhuǎn) 移的必要的生物學(xué)基礎(chǔ)。 惡性腫瘤由于生長快，但血管形成慢， 造成供血不足，常易發(fā)生壞死、潰瘍、 出血等繼發(fā)性改變。三）、腫瘤的進(jìn)展和異質(zhì)性 腫瘤的進(jìn)展：惡性腫瘤經(jīng)過一定時(shí)間的生長后，更具侵襲性，同時(shí)獲得更大的惡性潛能，這一現(xiàn)象稱之為腫瘤的進(jìn)展；腫瘤的異質(zhì)性：

28、構(gòu)成惡性腫瘤的不同細(xì)胞亞型具有不同的生物學(xué)表型（如浸潤、生長率、轉(zhuǎn)移能力、核型、激素反應(yīng)和對抗腫瘤藥物的敏感性），這現(xiàn)象稱為腫瘤異質(zhì)性。四）、腫瘤的擴(kuò)散良性腫瘤僅在原發(fā)部位生長擴(kuò)大，而具有浸潤性生長的惡性腫瘤，不僅可以在原發(fā)部位繼續(xù)生長、蔓延(direct spread)，而且還可以通過各種途徑擴(kuò)散到身體其他部位(metastasis)。1、直接擴(kuò)散：腫瘤沿組織間隙、淋巴管、血管、神經(jīng)束向鄰近組織和器官侵襲蔓延。2、轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位侵入淋巴管、血管或體腔，被帶到其他部位繼續(xù)生長，并形成與原發(fā)部位腫瘤組織學(xué)類型相同的腫瘤，這個(gè)過程叫轉(zhuǎn)移。原發(fā)部位的腫瘤叫原發(fā)瘤， 所形成的新腫瘤叫繼發(fā)瘤或轉(zhuǎn)

29、移瘤。轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最本質(zhì)的表現(xiàn)。良性腫瘤不轉(zhuǎn)移，只有惡性腫瘤才發(fā)生轉(zhuǎn)移。惡性腫瘤中，只有少數(shù)腫瘤不發(fā)生或很少發(fā)生轉(zhuǎn)移，如皮膚的基底細(xì)胞癌、腦的惡性膠質(zhì)細(xì)胞瘤。應(yīng)當(dāng)指出，浸潤是轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)。（1）. 淋巴道轉(zhuǎn)移淋巴道轉(zhuǎn)移是癌轉(zhuǎn)移的重要途徑，少數(shù)肉瘤如滑膜肉瘤、惡性纖維組織細(xì)胞瘤也可發(fā)生淋巴道轉(zhuǎn)移。淋巴道轉(zhuǎn)移與淋巴引流的方向相同，但少數(shù)情況下也可發(fā)生跳躍轉(zhuǎn)移或逆行轉(zhuǎn)移。瘤細(xì)胞侵入淋巴管，隨淋巴液進(jìn)入局部淋巴結(jié)，先聚集在邊緣竇，逐漸累及破壞整個(gè)淋巴結(jié)，并可進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到下一站引流淋巴結(jié)，最終經(jīng)胸導(dǎo)管進(jìn)入體循環(huán)。受累的淋巴結(jié)腫大、變硬、互相粘連成團(tuán)，切面灰白而干燥。（2） 血道轉(zhuǎn)移血道轉(zhuǎn)移是肉瘤轉(zhuǎn)移的重

30、要途徑，少數(shù)癌如腎細(xì)胞癌、肝細(xì)胞癌、肺癌以及其它癌的晚期也發(fā)生血道轉(zhuǎn)移。肝、肺是兩個(gè)血道轉(zhuǎn)移的靶器官。 腫瘤侵入血管，隨血流運(yùn)行，到達(dá)遠(yuǎn)隔器官。腫瘤栓子進(jìn)入門靜脈引起肝轉(zhuǎn)移；進(jìn)入體靜脈引起肺轉(zhuǎn)移；進(jìn)入肺靜脈引起全身性轉(zhuǎn)移；進(jìn)入胸、腰、盆腔靜脈，可通過吻合支，進(jìn)入脊椎靜脈叢引起脊椎、腦轉(zhuǎn)移。（3）種植性轉(zhuǎn)移（Seeding）體腔內(nèi)器官的腫瘤累及到器官的表面時(shí)，瘤細(xì)胞可脫落并種植到體腔各器官的表面，形成種植性轉(zhuǎn)移瘤。腹腔 (peritoneal cavity)、胸腔(pleural cavity)最常受累，心包腔、蛛網(wǎng)膜下腔亦可受累。常在漿膜面形成多數(shù)轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)，很少侵入器官的深層，并常伴血性積液，

31、積液內(nèi)可查到腫瘤細(xì)胞。三、侵襲和轉(zhuǎn)移的機(jī)制 細(xì)胞外基質(zhì)的浸潤 血管擴(kuò)散（Vascular dissemination） 腫瘤細(xì)胞的回家現(xiàn)象（Homing）惡性腫瘤局部浸潤機(jī)制腫瘤細(xì)胞間粘附力減少(detachment) 粘附分子癌細(xì)胞與基底膜緊密附著(attachment)細(xì)胞外基質(zhì)降解(degradation) 蛋白酶癌細(xì)胞的移出(migration) 阿米巴運(yùn)動腫瘤細(xì)胞相互分離：上皮粘連素表達(dá)下調(diào)，可降低細(xì)胞相互粘合的能力。另一些腫瘤由于連鎖素基因的突變引起分離與基質(zhì)成分粘附：腫瘤細(xì)胞與層粘連蛋白和纖維連接蛋白的連接對浸潤和轉(zhuǎn)移有關(guān)； 細(xì)胞外基質(zhì)降解：在瘤細(xì)胞侵襲邊緣蛋白酶和抗蛋白酶之間的

32、平衡被打破，蛋白酶占優(yōu)勢。腫瘤細(xì)胞的游走（移動、遷移）：癌細(xì)胞借助于自身的阿米巴運(yùn)動通過溶解的基底膜的缺損處游出。2、血管播散 進(jìn)入血液循環(huán)腫瘤細(xì)胞容易遭到宿主免疫防御系統(tǒng)的攻擊和破壞。血小板與腫瘤細(xì)胞的聚集提高了腫瘤細(xì)胞的生存和植入能力。粘附分子CD44高水平表達(dá)的腫瘤易發(fā)生血管外播散。 3、腫瘤細(xì)胞的“回家現(xiàn)象” 腫瘤轉(zhuǎn)移具有器官選擇性。如前列腺癌首先轉(zhuǎn)移到骨，支氣管源性癌易侵犯腎上腺和腦，而神經(jīng)母細(xì)胞瘤則轉(zhuǎn)移到肝和骨。Why?1. 靶器官的血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)與腫瘤細(xì)胞相結(jié)合的配體；2.某些靶器官可能釋放化學(xué)趨化因子，募集腫瘤細(xì)胞到達(dá)靶器官的部位；如胰島素樣生長因子I 和 II；3. 某些情

33、況下，靶器官的組織結(jié)構(gòu)或環(huán)境不適應(yīng)種植的腫瘤細(xì)胞生長；腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制 腫瘤發(fā)生的分子基礎(chǔ)是癌基因、抑癌基因、凋亡基因和DNA修復(fù)基因的改變。 目前未發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的“轉(zhuǎn)移基因”，對于編碼上皮粘連素基因和組織金屬蛋白酶的抑制劑基因是否應(yīng)作為“轉(zhuǎn)移抑制基因”還有爭論。 在鼠的模型中，低轉(zhuǎn)移潛能細(xì)胞株中抑癌基因nm23表達(dá)高，而高轉(zhuǎn)移能力細(xì)胞株則下降了10倍。在一組乳癌中，有三個(gè)或少于三個(gè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的nm23表達(dá)高，而淋巴結(jié)廣泛轉(zhuǎn)移的nm23表達(dá)同樣降低。四、 癌變機(jī)制多因素：物理、化學(xué)、生物、遺傳、免疫；多基因：癌基因、抑癌基因、凋亡基因、 調(diào)節(jié)DNA修復(fù)和微衛(wèi)星穩(wěn)定基因多步驟：癌前期病變不典型增生

34、原位 癌-長期過程；一）、多步驟：1 癌前期病變-Precancerous lesions）是指一類具有癌變潛能的良性病變長期治療不愈，可能癌變。常見的癌前病變有家族性大腸腺瘤病、大腸腺瘤(特別是絨毛狀腺瘤)、胃、膀胱、外陰、喉的乳頭狀瘤、慢性萎縮性胃炎、潰瘍性結(jié)腸炎、口腔及外陰的粘膜白斑、子宮頸糜爛、病毒性肝炎引起的肝硬化、纖維囊性乳腺病、皮膚慢性潰瘍等。2不典型增生（atypical hyperplasia） 指上皮的異常增生。增生的細(xì)胞大小不一，形態(tài)不一，核深染，核分裂像增多，排列紊亂，具有異型性。異型增生又可分為輕度(mild)、中度(moderate)和重度(severe)，重度異型

35、增生接近原位癌。3、原位癌是指癌細(xì)胞累及上皮全層，但尚未發(fā)生浸潤，基底膜還完整的癌。這是最早期的癌，是完全可以治愈的。常見的有乳腺小葉原位癌、子宮頸原位癌、食管原位癌、乳腺導(dǎo)管內(nèi)癌。二）多基因：1、原癌基因激活（Proto-oncogenes）2、抑癌基因失活（Tumor suppressor genes）3、促凋亡和抑凋亡基因的改變4、調(diào)節(jié)DNA修復(fù)和微衛(wèi)星穩(wěn)定基因5、端粒和端粒酶（Telomere and telomerase）6、DNA 甲基化（methylation）原癌基因（Proto-oncogene）概念：廣泛存在于生物界各物種 DNA內(nèi)，對正常細(xì)胞的生長起著正調(diào)控作用的基因。原

36、癌基因被激活，轉(zhuǎn)化為癌基因，細(xì)胞過度增生，形成腫瘤。原癌基因的激活point mutation：點(diǎn)突變是指基因改變而導(dǎo)致單氨基酸的置換。gene amplification：原癌基因擴(kuò)增導(dǎo)致表達(dá)蛋白的過量產(chǎn)生。chromosomal rearrangement：染色體易位（translocation) 和倒轉(zhuǎn)（inversion)導(dǎo)致基因的重排，使原癌基因移到其它基因的啟動子或增強(qiáng)子附近，造成原癌基因異常表達(dá)。形成融合基因原癌基因活化的結(jié)果：1、Alteration of gene structure 產(chǎn)生功能異常的蛋白產(chǎn)物2、Alterations of gene regulation 促進(jìn)

37、生長的原癌基因（正常基因）過表達(dá)或不恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)Point mutationP53 point mutation: (missense and nonsense)Missense mutation: 175,213,245,248,249,273,282 (不同功能的丟失). Nonsense: 堿基的置換提前產(chǎn)生終止密碼子,形成截?cái)嗟臒o功能蛋白Point mutationRas (12 code) GCC(甘） GTC（纈)，inactivation of GTPase, Ras is constitutively activatedBile duct cancer90%Pancreatic

38、cancer90%Uterus cancer50%Colon cancer50%Thyroid cancer50%lung-cancer30%Chromosomal translocationBurkitt 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-

39、2 to near IgHChronic myelogenous leukemia:t(9,22) translocation of c-abl to bcr (Philadelphia Chromosome).Gene amplificationDouble minute or homogeneous staining regionC-erbB-2 (breast carcinoma)N-myc (neuroblast tumor)PCRPolymerase Chain Reaction ApplicationsDetect gene mutations and deletions: p53

40、, rasDetect gene translocations: bcl-1, bcl-2, ssxt, bcr-abl, pml/rar-a .Detect gene rearrangements: TCR (T-cell neoplasm) and Ig heavy chain (B-cell neoplasms) gene rearrangementsin vitro PCR diagnosis: blood, feces, and urineIn-situ HybridizationTechnique In-situ HybridizationNMYC Duplication (Dou

41、ble minutes) in neuroblastoma In-situ HybridizationMantle cell 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;1

42、8)已知癌基因發(fā)揮的作用1、生長因子2、生長因子受體3、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白4、核調(diào)節(jié)蛋白/轉(zhuǎn)錄因子5 、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子cyclin, cyclin-dependent kinase (CDK)Growth factor proteinoncogeneoverexpressionRelevant tumorPDGF-sisoverexpressionAstrocytomaOsteosarcoma, EGFint-2, hstoverexpressionstomach,bladder,Breast, Growth factor receptor EGFR familyerbB1erbB2erbB3ov

43、erexpressionAmplificationoverexpressionSquamous cell carcinoma of lungBreast,ovary,stomach.breastCSFR-1PDGFRNGFRHGFRFmsKisTrkmetPoint mutationleukemia tyrosine kinase activity RTKRas, EGFR, PDGFR, FGFR, CSF-1R. TGF-RPoint mutationLung,colon, pancreasNon-RTKAbl-bcr, fes/fps, scr, yes, fgrtranslocatio

44、nCMLALLTransactivator C-myctranslocationBurkitts lymphomaN-mycamplificationNeuroblastomaL-mycamplificationSCLCJun, fos, myb, hif癌基因蛋白發(fā)揮的作用生長因子與細(xì)胞膜上特異受體的結(jié)合；生長因子受體的暫時(shí)核有限性活化，激活胞漿內(nèi)側(cè)幾個(gè)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白；第二信使將信號從胞漿轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核；核調(diào)節(jié)因子的誘導(dǎo)核活化，啟動DNA轉(zhuǎn)錄；細(xì)胞進(jìn)入周期，最終導(dǎo)致細(xì)胞分裂；Proteins Encoded by Cancer-related GenesReceptor Types G-prot

45、ein Coupled Receptors (GPCR)Receptors with Tyrosine Kinase (RTK) - Receptors with Ser/Thr kinase: TGFb-RCytokine ReceptorsCell Adhesion Receptors: integrinsAntigen ReceptorsThe G Protein Activation/Inactivation CycleSignaling Pathway of GPCRPolypeptideGrowth Factor ShcGrb2 PreceptortyrosinekinaseSOS

46、RasRafcytoplasmMEKERKCell membraneNon-receptor PTK familyRasRho: Rho, Rac, cdc42 control of cytoskeletal, JNK, p38Rab: 30 members secretory, endocytic pathwayRan: protein/RNA in/out nucleusARF (ADP ribosylation factor) vesicular trafficking Ras superfamily of GTPaseComplexity of signaling events in

47、cellsMultiple receptors converge on a single G-proteinone receptor couples to more than one G-proteinone G-protein links to more than one pathwayMeasured cell functionsComplexity of Signaling CascadesReceptor inputs1. RNAi 2. Expression of suppressing and activating signaling constructs3. Monitoring

48、 of internal signaling steps 4. Monitoring of cell functions腫瘤抑制基因抗癌基因(antioncogene)，是一類對細(xì)胞生長起負(fù)調(diào)節(jié)作用的基因。主要作用是抑制細(xì)胞的過度增殖。丟失、滅活或突變時(shí)，往往會使細(xì)胞呈惡性生長。常見腫瘤抑制基因生長抑制因子 ： BRCA-1 家族性乳腺癌細(xì)胞粘合調(diào)節(jié)蛋白： DDC 大腸癌 APC 家族性息肉病信號傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子： NF1 神經(jīng)纖維瘤病細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞 Rb 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤周期調(diào)節(jié)因子： WT-1 Wilms瘤 P53 Li-Fraumeni 綜合征基因 Rb基因是首先從Retinoblastom

49、a (Rb)中發(fā)現(xiàn)的。Rb基因定位于13q14，編碼分子量為105KD的核蛋白。調(diào)節(jié)細(xì)胞從G0/G1期進(jìn)入S期。其突變可導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生，并與骨肉瘤、乳腺癌及肺小細(xì)胞癌的發(fā)生關(guān)系密切。 Kundson二次突變說一個(gè)細(xì)胞要發(fā)生兩次突變才能變成腫瘤細(xì)胞。遺傳性腫瘤的第一次突變發(fā)生在生殖細(xì)胞，體細(xì)胞只要再有一次突變，即可轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒阅[瘤細(xì)胞。這種腫瘤可遺傳，常有家族史，年輕發(fā)病，呈多發(fā)性或雙側(cè)性。散發(fā)性腫瘤，二次突變均需發(fā)生在同一個(gè)體細(xì)胞內(nèi)，因而發(fā)病率低，常單發(fā)，發(fā)病較晚?；騈F1基因定位于基因產(chǎn)物直接抑制P21蛋白（ras）的活性其變異導(dǎo)致神經(jīng)纖維瘤??；基因APC基因定位于5q21-22編

50、碼分子量為300KD的APC蛋白該蛋白參與細(xì)胞連接和信號傳遞其變異可導(dǎo)致家族性結(jié)腸腺瘤性息肉病4. p53 基因p53基因定位于p53蛋白抑制ras、c-myc等癌基因的轉(zhuǎn)化作用，調(diào)節(jié)DNA合成的啟始很多人類的實(shí)體癌均有p53基因的突變，約70-80%的大腸癌有p53基因的突變DNA repair genes1、Mismatch repair system 錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)hereditary nonpolyposis colon cancer （HNPCC）congenital genetic defect in one allele 不能修復(fù)DNA復(fù)制錯(cuò)誤2、Excision repair s

51、ystem 切除修復(fù)系統(tǒng)著色性干皮病（Xeroderma pigmentosum)皮膚癌發(fā)病增加不能修復(fù) 紫外線引起的胸腺嘧啶二聚體（T-T）DNA 甲基化（methylation）癌基因的低甲基化腫瘤抑制基因的高甲基化一、物理致癌因素1.電離輻射，包括 x線、射線和亞原子微粒(粒子、粒子、質(zhì)子和中子) 等均能誘發(fā)染色體斷裂、移位、基因突變而增加腫瘤發(fā)病率。2.紫外線作用于DNA，引起嘧啶二聚體形成，長期過度照射與皮膚鱗癌、基底細(xì)胞癌、黑色素瘤有關(guān)。3.長期吸入石棉纖維粉塵，可引起肺癌、胸膜間皮瘤。二、化學(xué)致癌因素 已知的致癌性化學(xué)物質(zhì)1000多種?？煞譃閮深悾褐苯又掳┪锖烷g接致癌物。間接致癌

52、物經(jīng)代謝產(chǎn)生最終致癌物，通過親電子基團(tuán)與DNA共價(jià)結(jié)合，引起基因突變?；瘜W(xué)致癌的多步驟過程 部分間接致癌物需要不致癌的化學(xué)物質(zhì)協(xié)同作用。 大體上分為激發(fā)和促進(jìn)兩個(gè)階段。1.激 發(fā) ( Initiation ) 即激發(fā)劑（致癌物）引起的不可逆的過程，細(xì)胞 DNA受到損傷，成為潛在癌細(xì)胞。這些細(xì)胞在促進(jìn)劑的進(jìn)一步作用下，逐漸發(fā)展為癌細(xì)胞。2促 進(jìn) （Promotion ) 促進(jìn)劑，如巴豆油、酚、激素、藥物，本身無致癌性，并不損傷 DNA，可能在細(xì)胞增殖分化的調(diào)控水平上發(fā)揮作用，改變了基因的表達(dá)方式。促癌是一種緩慢的(10-20年)、非特異的、可逆的過程，因而減少環(huán)境中的促進(jìn)劑，在癌的防預(yù)中很有意義。三、生物致癌因素腫瘤病毒 多瘤病毒、乳頭瘤病毒、腺病毒、嗜肝病毒、皰疹病毒等可使動物發(fā)生腫瘤。目前與人