細(xì)胞增殖分化異常與疾病

細(xì)胞增殖分化異常與疾病第一頁，共81頁。

第八章

細(xì)胞增殖分化異常與疾病第二頁，共81頁。

細(xì)胞增殖（cellproliferation）

細(xì)胞通過分裂，使細(xì)胞數(shù)目增多，并將遺傳信息傳給子代細(xì)胞，保持物種的延續(xù)性。

細(xì)胞分化（celldifferentiation）在細(xì)胞增殖時(shí)，子代細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上產(chǎn)生差異的過程。其本質(zhì)是細(xì)胞發(fā)生基因差別表達(dá)。第三頁，共81頁。人體生長、發(fā)育、衰老等時(shí)期，體內(nèi)不穩(wěn)定細(xì)胞通過分裂增殖，補(bǔ)充衰老凋亡或壞死的細(xì)胞，以維持細(xì)胞數(shù)量的相對平衡及正常組織器官的結(jié)構(gòu)和功能。若細(xì)胞增殖停止，機(jī)體就會趨于死亡；細(xì)胞分化不能正常進(jìn)行，將導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)特定組織器官的結(jié)構(gòu)形成、功能和代謝異常。第四頁，共81頁。細(xì)胞是在增殖過程中進(jìn)行分化，分化過程離不開增殖，增值與分化在細(xì)胞生命活動中是緊密相連的。若細(xì)胞增殖低下，分化不良可致組織器官發(fā)育不全；細(xì)胞過度增殖，分化不全則導(dǎo)致惡性腫瘤。從基因水平看，細(xì)胞增殖分化異常，是細(xì)胞增殖分化基因的調(diào)控異常。第五頁，共81頁。第一節(jié)

細(xì)胞增殖的調(diào)控異常與疾病內(nèi)容提要細(xì)胞周期與調(diào)控細(xì)胞周期調(diào)控異常與疾病第六頁，共81頁。

細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)過程，包括細(xì)胞生長、DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂。細(xì)胞增殖是通過細(xì)胞周期來實(shí)現(xiàn)的。在細(xì)胞周期內(nèi)，細(xì)胞出現(xiàn)一系列生化反應(yīng)和結(jié)構(gòu)、功能變化。一、細(xì)胞周期與調(diào)控㈠細(xì)胞周期的概念、分期和特點(diǎn)概念又稱細(xì)胞增殖周期是指增殖細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)期和順序變化。第七頁，共81頁。

細(xì)胞周期的分期G1期（firstgapphase），DNA合成前期；S期（syntheticphase），DNA合成期；G2期（secondgapphase），DNA合成后期；M期（mitoticphase），有絲分裂期。

S期最關(guān)鍵，此期,細(xì)胞進(jìn)行DNA倍增和染色體復(fù)制。第八頁，共81頁。

連續(xù)分裂的細(xì)胞按G1→S→G2→M四個(gè)階段循環(huán)，又稱為周期性細(xì)胞（不穩(wěn)定細(xì)胞）。有些細(xì)胞可暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，不進(jìn)行增殖，需要適當(dāng)刺激才可以重新進(jìn)入細(xì)胞周期，稱為G0期細(xì)胞，如肝細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等等（穩(wěn)定細(xì)胞）。還有些細(xì)胞如神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞等永遠(yuǎn)脫離細(xì)胞周期，喪失分裂能力，則成為終端分化細(xì)胞（固定細(xì)胞）。第九頁，共81頁。

①單向性細(xì)胞只能沿G1→S→G2→M方向推進(jìn)，不能逆轉(zhuǎn)。②階段性

各期細(xì)胞形態(tài)和代謝特點(diǎn)有明顯差異，細(xì)胞可因某種原因而在某時(shí)相停滯下來，待生長條件適合后，細(xì)胞又可重新活躍到下一時(shí)期。③檢查點(diǎn)

控制各時(shí)相交叉處存在著檢查點(diǎn)（checkpoint）決定細(xì)胞下一步的增殖分化趨向。④細(xì)胞微循環(huán)影響

細(xì)胞周期是否順利推進(jìn)與細(xì)胞外信號、條件等密切相關(guān)。細(xì)胞周期的特點(diǎn)第十頁，共81頁。

㈡細(xì)胞周期的調(diào)控⒈細(xì)胞周期的自身調(diào)控⑴周期素（cyclin）隨細(xì)胞周期不同時(shí)相，進(jìn)行合成和降解調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。目前已發(fā)現(xiàn)哺乳動物細(xì)胞中至少有8種cyclin，共14個(gè)成員，分為三大類：

G1期細(xì)胞cyclin

S期細(xì)胞cyclin

G2/M期細(xì)胞cyclin

需與催化亞基CDK形成復(fù)合物，激活相應(yīng)的CDK和加強(qiáng)CDK對特定底物的作用，驅(qū)動該期前行（表8-1）第十一頁，共81頁。Cyclin相關(guān)CDKs細(xì)胞周期作用相關(guān)蛋白底物降解

A

CDK1,CDK2S+G2→Mp107+E2F,p21,PCNARbubiquitinB(B1,B2)CDK1(cdc2)

G2→Mp21，PCNARbubiquitinCCDK8G1-

-PEST

D(D1～3)CDK4(2，5，6)G1Rb,p21,p27,p15,p16,PCNARbPESTECDK2G1+G1→Mp107+E2F,p21,PCNARbPESTF

-S

-

--G

-

G1---HCDK7G1,S,G2,M

-CDK1,4,6-表8-1cyclin-CDK復(fù)合物及其相關(guān)蛋白第十二頁，共81頁。

cyclin在細(xì)胞周期中以恒定的速度產(chǎn)生。有絲分裂時(shí)因降解大于合成而消失，在間期時(shí)合成大于降解而積累。⑵周期素依賴性激酶（cyclindependentkinase，CDK）CDK對細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)方式有序地磷酸化和去磷酸化來調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。第十三頁，共81頁。①依賴于與cyclin的結(jié)合和其分子中某些氨基酸殘基的磷酸化狀態(tài)。含催化亞基的CDK需要cyclin提供調(diào)節(jié)亞基才能顯示活性，只有cyclin濃度升高達(dá)到閾值時(shí)，才能與相應(yīng)的CDK結(jié)合形成cyclin/CDK復(fù)合體，CDK才能被激活；②CDK分子中含有活化部位和抑制部位，其活化部位處于磷酸化和抑制部位處于去磷酸化狀態(tài)，CDK才顯示活性。③CDK的活性還受其上游的CDK活化激酶（CDK-activatingkinase，CAK）的影響。CAK是通過使CDK分子中的活化部位的氨基酸殘基磷酸化來參與調(diào)控CDK的活性。CDK的激活第十四頁，共81頁。CDK是一組絲氨酸/蘇氨酸（serine/threonine）蛋白激酶，已發(fā)現(xiàn)有9種成員(CDK1~9)。CDK的組成及家族成員CDK的滅活

CDK的滅活，泛酸（ubiquitin）介導(dǎo)的蛋白水解酶系外；CDI可特異性抑制CDK的活性。第十五頁，共81頁。時(shí)相變化調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。

CDK在各類細(xì)胞中，表達(dá)的分子濃度在細(xì)胞周期各階段是穩(wěn)定的，由于cyclin的周期性波動，所以CDK出現(xiàn)周期性的變化。⑶細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制因子CDI對細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的方式（CDKinhibitor，CDI）

CDI是CDK的抑制物，分子量較小，哺乳類細(xì)胞的CDI主要包括Ink4（Inhibitorofcdk4）和Kip（kinaseinhibitionprotein，Kip）等。第十六頁，共81頁。當(dāng)出現(xiàn)某種應(yīng)激或損傷時(shí)，Kip和/或Ink4發(fā)揮作用，使帶有某種類型損傷的細(xì)胞阻滯在G1期。

Ink是一組CDK4的抑制蛋白，分子量15~20KD，含有一個(gè)重復(fù)的結(jié)構(gòu)域ankyrin，可特異性地與CDK4/6結(jié)合，防止其與cyclin再結(jié)合或降低cyclin/CDK復(fù)合物的穩(wěn)定性，以抑制其激酶活性，間接抑制mRNA的合成而抑制細(xì)胞周期。

Ink4的成員包括P16Ink4a、P15Ink4b、P18Ink4c、P19Ink4d。P16Ink4a，在S期達(dá)高峰，對G1/S限制點(diǎn)起負(fù)調(diào)控作用。第十七頁，共81頁。

Kip的N端有一個(gè)保守的80個(gè)氨基酸序列，經(jīng)外共價(jià)鍵與cyclin/CDK復(fù)合物結(jié)合，形成三元體或四元體抑制CDK。

Kip的成員包括P21waf1、P27Kip1、P57Kip2，它們在N-末端具有高度的結(jié)構(gòu)和功能相似性，可特異性抑制幾種cyclinD/CDK的蛋白酶活性，但其C-末端還具有各不相同的功能區(qū)。第十八頁，共81頁。P21waf1

作用較強(qiáng)，作用譜較廣。其合成的調(diào)節(jié)主要有P53依賴性和P53非依賴性兩條途徑。P21waf1還參與細(xì)胞應(yīng)激狀態(tài)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。P27Kip1

在休止細(xì)胞內(nèi)呈高表達(dá)，在增值細(xì)胞內(nèi)呈低表達(dá)。

能與G1后期所形成的cyclinE/CDK2結(jié)合，來滅活cyclin/CDK復(fù)合物活性，抑制細(xì)胞周期。通過C-末端抑制CDK2（T160）的磷酸化而抑制其激酶活性。第十九頁，共81頁。⑷增殖細(xì)胞核抗原（proliferatingcellnuclearantigen，PCNA）也是一種細(xì)胞周期相關(guān)蛋白，它不與CDK結(jié)合，而作為DNA聚合酶的附屬蛋白，促進(jìn)DNA聚合酶延伸DNA，在S期濃度最高，故?？勺鳛镾期標(biāo)志物之一。第二十頁，共81頁。

在細(xì)胞周期中，cyclin與CDK形成復(fù)合體，激活CDK，推動細(xì)胞周期行進(jìn)；

當(dāng)CDI介入，形成cyclin/CDK/CDI復(fù)合體或cyclin減少時(shí)，CDK活性受到抑制，就終止細(xì)胞周期行進(jìn)，這種調(diào)控，在細(xì)胞周期過程中，根據(jù)實(shí)際需要有序進(jìn)行，使細(xì)胞周期運(yùn)行與環(huán)境和發(fā)育相一致。

CDK又受Rb和P53、myc等基因的控制，使之與細(xì)胞分化和細(xì)胞死亡相協(xié)調(diào)，完成細(xì)胞增殖。cyclin、CDK、CDI之間的關(guān)系（小結(jié)）第二十一頁，共81頁。⑸泛素依賴的蛋白溶解系統(tǒng)泛素，是由76個(gè)氨基酸組成的小分子蛋白，具有高度保守性。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)水解是一個(gè)普通的生化過程，需多項(xiàng)酶促反應(yīng)參與完成。

泛素有兩條不同的蛋白水解途徑：①CDC34途徑主要是通過水解CDI來促進(jìn)細(xì)胞從G1期轉(zhuǎn)換到S期。第二十二頁，共81頁。P53和pRb蛋白均作用于G1期，阻止G1→S期轉(zhuǎn)化。

②后期促進(jìn)復(fù)合體途徑，主要是通過水解后期抑制因子和水解有絲分裂cyclin而促進(jìn)細(xì)胞由有絲分裂中期向后期轉(zhuǎn)換，并由此結(jié)束分裂期。⑹抑癌基因產(chǎn)物P53和pRb蛋白第二十三頁，共81頁。P53蛋白可與其專一的DNA接合部位結(jié)合，通過活化含有此反應(yīng)元件的CDK，抑制P21及gadd45基因的轉(zhuǎn)錄，使DNA受損傷的細(xì)胞生長停滯在G1關(guān)卡點(diǎn)。P53蛋白還可和TATA結(jié)合蛋白結(jié)合，抑制細(xì)胞增殖的迅速發(fā)生早期基因c-jun、PCNA等的轉(zhuǎn)錄，抑制細(xì)胞增殖。P53蛋白還可和復(fù)制因子A相互作用，抑制DNA復(fù)制。第二十四頁，共81頁。

Rb蛋白在大部分的G1期，呈低磷酸化狀態(tài)，而在晚G1期，經(jīng)S、G2及M期則高磷酸化。

低磷酸化的pRb在G1期與E2F（細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活化因子，首先發(fā)現(xiàn)它能激活腺病毒E2啟動子而得名）結(jié)合，并且抑制E2F介導(dǎo)的反式激活作用，高磷酸化的pRb失去與E2F結(jié)合的能力，因此不能抑制E2F。第二十五頁，共81頁。

另外，抑癌基因Rb失活，可釋放轉(zhuǎn)錄因子，引起P16表達(dá)增強(qiáng)，后者競爭cyclinD與CDK4/CDK6結(jié)合，導(dǎo)致CDK4/CDK6激酶失活，細(xì)胞停滯于G1期。（7）細(xì)胞周期檢查點(diǎn)（checkpoint）細(xì)胞周期檢查點(diǎn)是保證細(xì)胞周期中DNA復(fù)制和染色體分配質(zhì)量的檢查機(jī)制，是一類負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。第二十六頁，共81頁。細(xì)胞周期檢點(diǎn)的種類①DNA損傷檢查點(diǎn)在G1/S交界處檢查，如果DNA受損，則把細(xì)胞阻滯在G1期，先進(jìn)行DNA修復(fù)，然后才能復(fù)制。②DNA復(fù)制檢查點(diǎn)在S/G2交界處檢查，負(fù)責(zé)檢查DNA復(fù)制進(jìn)度。③紡錘體組裝檢查點(diǎn)通過檢查有功能的紡錘體形成，管理染色體的正確分配。第二十七頁，共81頁。①探測器在細(xì)胞周期進(jìn)展中，若前一期尚未徹底準(zhǔn)確完成，就進(jìn)入下一期，對細(xì)胞來說將是災(zāi)難性的。檢查點(diǎn)工作方式負(fù)責(zé)檢測上一期進(jìn)展的質(zhì)量問題。②傳感器將探測器所檢獲的“出了質(zhì)量問題”信號下傳，如磷酸激酶傳遞給效應(yīng)器。③效應(yīng)器負(fù)責(zé)中斷細(xì)胞周期進(jìn)程，并開動修復(fù)機(jī)制。第二十八頁，共81頁。

細(xì)胞周期反應(yīng)CDK既是細(xì)胞周期轉(zhuǎn)折的主要調(diào)節(jié)因子，也是細(xì)胞周期檢查點(diǎn)的效應(yīng)器。因此，細(xì)胞周期中某一檢查點(diǎn)失靈、檢查點(diǎn)的組成部件受損或檢查點(diǎn)控制回路的調(diào)節(jié)障礙與腫瘤的發(fā)生、衰老等密切相關(guān)。第二十九頁，共81頁。⒉細(xì)胞外信號對細(xì)胞周期的調(diào)控細(xì)胞外環(huán)境細(xì)胞因子、激素、基質(zhì)、營養(yǎng)改變影響細(xì)胞周期。增殖信號細(xì)胞外信號大多數(shù)肽類生長因子可促進(jìn)G0期細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期。細(xì)胞因子與膜受體結(jié)合，啟動細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)cyclinD合成，并下調(diào)CDI合成，cyclinD與相應(yīng)的CDK結(jié)合，使pRb磷酸化而失去抑制E2F的作用，游離的E2F激活DNA合成基因，使細(xì)胞進(jìn)入G1期，如絲裂原刺激持續(xù)存在，細(xì)胞繼而進(jìn)入S期。而MAPK若磷酸化，則抑制cyclin降解，使細(xì)胞停留在M期。第三十頁，共81頁。抑制信號如轉(zhuǎn)化生長因子β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）在體內(nèi)外能廣泛抑制正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞生長，并使細(xì)胞阻滯于G1期。TGF-β對細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)是下調(diào)cyclin和CDK等的表達(dá)，主要是在G1期抑制CDK4的表達(dá)，同時(shí)還誘導(dǎo)P21waf1、P27kip1、和P15Ink4b等CDI產(chǎn)生。第三十一頁，共81頁。細(xì)胞休止于G0期或進(jìn)入細(xì)胞周期并有序進(jìn)展的條件外來信號的種類、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間細(xì)胞內(nèi)級聯(lián)反應(yīng)的調(diào)控各種cyclin和CDI的適時(shí)合成和降解，調(diào)節(jié)各種CDK的瞬間活性，并在細(xì)胞檢查點(diǎn)對前期完成的事件進(jìn)行檢查、校正合作出反應(yīng)以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)展。第三十二頁，共81頁。二、細(xì)胞周期調(diào)控異常與疾病細(xì)胞增殖過度或不足即是細(xì)胞周期的調(diào)控異常。細(xì)胞周期的驅(qū)動力改變（cyclin、CDK和CDI表達(dá)過高或過低）。周期調(diào)控異常與細(xì)胞的惡性增殖的主要表現(xiàn)檢查機(jī)制障礙。相關(guān)疾病增殖過度的疾病如腫瘤、肝肺腎纖維化、前列腺肥大等增殖缺陷的疾病如再生性貧血、基因缺陷無汗腺癥、胚胎發(fā)育障礙先天性畸形等（表8-2）第三十三頁，共81頁。

表8-2細(xì)胞增殖分化異常與相關(guān)疾病增殖異常分化異常增殖分化異常再生障礙性貧血肥胖癥惡性腫瘤

白癜風(fēng)遺傳性血紅蛋白癥銀屑病

前列腺肥大肌營養(yǎng)不良畸胎瘤動脈粥樣硬化先天畸形家族性紅細(xì)胞增多癥X-連鎖γ-球蛋白缺癥高IgM血癥

第三十四頁，共81頁。㈠細(xì)胞周期調(diào)控異常與腫瘤⒈細(xì)胞周期蛋白的異常①基因擴(kuò)增是主要機(jī)制。如乳腺癌、胃腸癌及食道癌中，擴(kuò)增程度可達(dá)16倍以上。②染色體倒位如人甲狀旁腺腫瘤發(fā)生倒位inv（p15:q13）。③染色體易位如B淋巴細(xì)胞瘤，由于Bcl-1斷裂點(diǎn)發(fā)生(q13:q32)易位。第三十五頁，共81頁。cyclinD1對于正常及某些腫瘤的G1期有一個(gè)閾值，超過閾值，細(xì)胞不會進(jìn)入S期。cyclinD1在許多腫瘤中發(fā)現(xiàn)有擴(kuò)增，尤其在乳腺癌中，擴(kuò)增可達(dá)15%，而過表達(dá)可達(dá)45%。

基因的擴(kuò)增與過表達(dá)，不成比例，提示除了擴(kuò)增，還可能存在其他導(dǎo)致過表達(dá)的機(jī)制。盡管過量表達(dá)的cyclinD1使細(xì)胞易被轉(zhuǎn)化，但是它不足以使原代細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，需與其他癌基因協(xié)同作用，如與Ras協(xié)同作用能轉(zhuǎn)化大鼠腎細(xì)胞或大鼠胚胎成纖維細(xì)胞，與myc協(xié)同作用能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)生B淋巴瘤。第三十六頁，共81頁。⒉CDK的增多腫瘤細(xì)胞主要見于CDK4和CDK6的過度表達(dá)。CDK只有與cyclin結(jié)合形成cyclin/CDK復(fù)合體時(shí)，才能被激活。CDK4可能是TGF-β介導(dǎo)增殖抑制的靶蛋白。用TGF-β處理人角化細(xì)胞時(shí)，可抑制CDK4的mRNA表達(dá)；處理水貂肺上皮（MVILU）細(xì)胞時(shí)，可引起CDK4減少，但不影響其mRNA的表達(dá)。高濃度的CDK4可對抗P15的作用。在誘導(dǎo)細(xì)胞分化過程中，常有CDK4表達(dá)的下調(diào)，而CDK4持續(xù)高表達(dá)則抑制細(xì)胞分化進(jìn)行。第三十七頁，共81頁。⒊CDI表達(dá)不足和突變真核細(xì)胞的細(xì)胞周期由cyclin依次激活相應(yīng)的CDK所推動。CDI的變化直接影響CDK活性，由此影響細(xì)胞周期進(jìn)行。CDI基因是腫瘤抑制基因，在腫瘤中CDI基因有不同程度的異常，腫瘤細(xì)胞呈現(xiàn)CDI表達(dá)不足或突變。第三十八頁，共81頁。⑴Ink4失活I(lǐng)nK4直接與cyclinD1競爭結(jié)合G1期激酶CDK4/CDK6，抑制其對pRb的磷酸化作用，使游離E2F-1與未磷酸化的p105Rb結(jié)合，導(dǎo)致依賴于E2F-1轉(zhuǎn)錄基因不能轉(zhuǎn)錄。InK4間接地抑制多種生化反應(yīng)（包括DNA合成），從而抑制細(xì)胞周期進(jìn)展。第三十九頁，共81頁。Ink4中p16Ink4a基因常見的失活原因P16基因純合性缺失、染色體異位、p16基因的CpG島高度甲基化?？煞謩e見于黑色素瘤、膠質(zhì)瘤、胰腺癌、非小細(xì)胞肺癌、食管癌、急性白血病、乳腺癌、直腸癌細(xì)胞中。不同腫瘤細(xì)胞株與原發(fā)性腫瘤p16InK4基因突變及缺失率不同。InK4家族氨基酸序列同源性分析提示，處于活動中心的氨基酸殘基高度保守，腫瘤發(fā)生時(shí)活動中心的氨基酸變異高。InK4與腫瘤發(fā)生的基因變異以缺失為主，錯(cuò)義突變也較常見。第四十頁，共81頁。⑵Kip含量減少Kip中的P21是P53下游靶分子，P21是雙重抑制因子，其N端與CDK結(jié)合抑制細(xì)胞進(jìn)入S期；C端與PCNA結(jié)合，阻斷DNA復(fù)制。

P21cip1基因突變在臨床上并不常見，而調(diào)節(jié)它的P53基因突變在人類腫瘤中則較常見，p53除了作為G1/S交界處DNA損傷檢查點(diǎn)的分子外，還可誘導(dǎo)CIP基因表達(dá)。第四十一頁，共81頁。細(xì)胞受損時(shí)，P21作為以P53為主的調(diào)控機(jī)制中的一分子，參與細(xì)胞周期的調(diào)控（反式激活P21cip1）。如在遺傳性共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥患者，P21cip1和GADD45不能積累，G1/S期檢查點(diǎn)出現(xiàn)障礙，患者對放射線極其敏感，癌癥發(fā)生率極高。在一些原發(fā)性結(jié)腸癌和乳腺癌細(xì)胞中，游離的P27kip1的量顯著低于正常細(xì)胞，且其下降水平與腫瘤不良預(yù)后有關(guān)。僅在極少數(shù)腫瘤中發(fā)現(xiàn)P27kip1突變，此現(xiàn)象認(rèn)為其突變是致死性的，而不是造成細(xì)胞轉(zhuǎn)化。第四十二頁，共81頁。⒋檢查點(diǎn)功能異常P53丟失的作用易于產(chǎn)生藥物誘導(dǎo)的基因擴(kuò)增，細(xì)胞分裂和染色體準(zhǔn)確度降低。一個(gè)細(xì)胞周期中可產(chǎn)生多個(gè)中心粒，而導(dǎo)致有絲分裂時(shí)染色體分離異常，遺傳的不穩(wěn)定性又導(dǎo)致染色體數(shù)目和DNA倍數(shù)改變，細(xì)胞進(jìn)一步逃避免疫監(jiān)視而演變成惡性腫瘤細(xì)胞，并可增加腫瘤侵襲性、轉(zhuǎn)移性及最后化療抵抗作用等。第四十三頁，共81頁。DNA雙鏈斷裂還可以在G2/M轉(zhuǎn)變期激活DNA損傷檢查點(diǎn)，阻止細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂，以增加修復(fù)時(shí)間和誘導(dǎo)修復(fù)基因轉(zhuǎn)錄，完成DNA斷裂損傷的修復(fù)。如果失去G2/M檢查點(diǎn)的阻滯作用。引起染色體端粒附近DNA序列丟失以及染色體的重排和基因擴(kuò)增。第四十四頁，共81頁。⒈白癜風(fēng)㈡細(xì)胞周期調(diào)控異常與其他疾病白癜風(fēng)皮膚中黑素細(xì)胞明顯減少或消失。黑素由黑素細(xì)胞產(chǎn)生，通過樹突輸入周圍的角質(zhì)形成細(xì)胞，形成皮膚色素。人皮膚黑素細(xì)胞存在于表皮、基質(zhì)和毛囊外根鞘.第四十五頁，共81頁。人皮膚黑素細(xì)胞又分為3個(gè)亞群①表皮內(nèi)中度黑素化、多樹突的黑素細(xì)胞。在培養(yǎng)中增殖良好。②毛囊內(nèi)小的雙極、無黑素黑素細(xì)胞。在培養(yǎng)中增殖良好。分化程度較①低，成熟黑素體抗原少。③毛囊內(nèi)大的高度黑素化的黑素細(xì)胞。不增值。白癜風(fēng)早期（2~6個(gè)月）進(jìn)行性皮損處，黑素細(xì)胞異常。晚期（1~5年）皮損處，黑素細(xì)胞消失。第四十六頁，共81頁。表皮為內(nèi)分泌器官。

角質(zhì)形成細(xì)胞通過分泌PGF2、IL-1、LT-B4、干細(xì)胞因子等以旁分泌方式調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞的位置、生長、樹突形成和黑素生成。生長在低鈣環(huán)境中的角質(zhì)形成細(xì)胞可釋放刺激黑素細(xì)胞增殖和黑素合成因子；

高鈣環(huán)境中角質(zhì)形成細(xì)胞釋放的因子只能刺激黑素形成。第四十七頁，共81頁。中波紫外線可使角質(zhì)形成細(xì)胞分泌ET-1、IL-1α（中波紫外線激活黑素細(xì)胞過程中的主要細(xì)胞因子）增加。長波紫外線照射后角質(zhì)形成細(xì)胞介質(zhì)中IL-6、IL-8、粒/巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）明顯增加，該介質(zhì)可引起培養(yǎng)中人黑素細(xì)胞DNA合成顯著增加。成纖維細(xì)胞介質(zhì)（如HGF和干細(xì)胞因子）可顯著刺激黑素細(xì)胞DNA合成，人成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的有絲分裂原可影響人黑素細(xì)胞生物學(xué)特性。成纖維細(xì)胞與角質(zhì)形成細(xì)胞都存在的模型中，黑素細(xì)胞的黑素產(chǎn)量最高。第四十八頁，共81頁。

皮膚中的成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞通過多種細(xì)胞因子來調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞的增殖分化和功能。在白癜風(fēng)皮損局部色素恢復(fù)過程中，皮膚黑素細(xì)胞儲庫內(nèi)無活性黑素細(xì)胞在特定條件下可被激活，向表面遷移，形成色素恢復(fù)斑。皮損周圍正常的黑素細(xì)胞也可向皮損區(qū)遷移，使皮損面積減少。但白癜風(fēng)皮損區(qū)存在抗黑素細(xì)胞粘附的環(huán)境。周圍的角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞分泌的一些細(xì)胞因子可促進(jìn)黑素細(xì)胞的增殖、分化、黑素形成和遷移。第四十九頁，共81頁。第二節(jié)細(xì)胞分化的調(diào)控異常與疾病一、細(xì)胞分化的調(diào)控㈠細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)㈡細(xì)胞分化的機(jī)制⒈“決定”先于分化⒉細(xì)胞質(zhì)在決定細(xì)胞差別中的作用⒊細(xì)胞間相互作用㈢細(xì)胞分化的調(diào)控⒈基因水平調(diào)控⒉轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控⑴轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控⑵轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控⒊翻譯與翻譯后水平調(diào)控⒋細(xì)胞外因素調(diào)控二、細(xì)胞分化調(diào)控異常與疾病第五十頁，共81頁。一、細(xì)胞分化的調(diào)控㈠細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)同一來源的細(xì)胞通過細(xì)胞分裂增殖，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能上有特定差異的子代細(xì)胞的過程稱為細(xì)胞分化。細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特征和生理功能是判斷細(xì)胞分化的三項(xiàng)指標(biāo)。人類成人的機(jī)體有200多種細(xì)胞，它們都由同一個(gè)受精卵分裂而來。細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，個(gè)體發(fā)育是通過細(xì)胞增殖、分化和凋亡三種生命活動來實(shí)現(xiàn)的。第五十一頁，共81頁。細(xì)胞一方面分化，一方面增殖，但不斷增值的細(xì)胞并不一定都能得到或具有分化的潛能。一種細(xì)胞在不同的發(fā)育階段有不同形態(tài)和功能改變，這是時(shí)間上的分化，例如骨髓內(nèi)血細(xì)胞的發(fā)生過程；細(xì)胞分化又分為時(shí)間上的分化和空間上的分化來源于同一種細(xì)胞的子細(xì)胞因所處位置不同，其形態(tài)和功能也不同，這是空間上的分化，例如外胚層來源的細(xì)胞可發(fā)育成表皮細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞等。第五十二頁，共81頁。機(jī)體產(chǎn)生新的分化細(xì)胞的方式⑴通過已分化細(xì)胞的簡單倍增，形成新的分化細(xì)胞；⑵由未分化的干細(xì)胞產(chǎn)生。干細(xì)胞（stemcell）是一類增殖較慢，但能自我維持增殖的細(xì)胞，具有定向分化的潛能，存在于各種組織的特定部位上。人體干細(xì)胞分為：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和定向干細(xì)胞三類。第五十三頁，共81頁。干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞胚胎干細(xì)胞在適宜條件下因能分化機(jī)體內(nèi)各種組織細(xì)胞而稱為全能干細(xì)胞。向終末分化仍做干細(xì)胞體內(nèi)凡需要不斷產(chǎn)生新的分化細(xì)胞而分化細(xì)胞本身又不能分裂的組織均需要干細(xì)胞來維持細(xì)胞群體。分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞可分化產(chǎn)生2種或以上類型細(xì)胞的稱為多能干細(xì)胞，如骨髓造血干細(xì)胞，通過增殖、分化產(chǎn)生定向干細(xì)胞，它是各系的母細(xì)胞。第五十四頁，共81頁。干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞只能分化為某一種類型細(xì)胞的稱為定向干細(xì)胞，如精原細(xì)胞、紅細(xì)胞系、白細(xì)胞系等。定向干細(xì)胞失去多方向分化的能力，只能向一系或相關(guān)的兩系細(xì)胞分化。定向干細(xì)胞上具有對某種調(diào)節(jié)因子起反應(yīng)的結(jié)構(gòu)；定向干細(xì)胞增值能力不是無限的，只能分裂幾次。如紅細(xì)胞系經(jīng)過原紅細(xì)胞、早幼紅細(xì)胞、中幼紅細(xì)胞、晚幼紅細(xì)胞幾個(gè)階段，最后分化成紅細(xì)胞。第五十五頁，共81頁。細(xì)胞分化的基本特點(diǎn)①穩(wěn)定性是最顯著的特點(diǎn)，細(xì)胞分化一旦確立，其分化狀態(tài)穩(wěn)定存在，且能遺傳給子細(xì)胞②全能性分化細(xì)胞來自共同的受精卵，仍能保留受精卵的全部信息，在一定條件下可表達(dá)出各種信息。③選擇性分化的細(xì)胞內(nèi)所含基因呈選擇性開放和選擇性抑制，因而不同類型細(xì)胞表現(xiàn)出不同性狀。第五十六頁，共81頁。具有增殖能力的組織中已分化的細(xì)胞在一定條件下（如一定的體外培養(yǎng)條件、生長因子的刺激和癌基因的導(dǎo)入）可以逆轉(zhuǎn)到胚胎狀態(tài)，形成去分化現(xiàn)象。④細(xì)胞分化條件的可逆性㈡細(xì)胞分化的機(jī)制細(xì)胞分化是細(xì)胞內(nèi)不同基因在不同發(fā)育階段選擇性激活的結(jié)果（細(xì)胞內(nèi)不同時(shí)空上有序表達(dá)的結(jié)果。第五十七頁，共81頁。⒈“決定”先于分化例如胚胎早期先有外、中、內(nèi)3胚層，而細(xì)胞形態(tài)并無差別。但各個(gè)胚層卻預(yù)定要分化出一定的組織，如中胚層將分化出肌細(xì)胞、骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和結(jié)締組織的成纖維細(xì)胞。這種決定是穩(wěn)定的和可以遺傳的。細(xì)胞“決定”是某些基因永久地關(guān)閉，而另一些基因順序地表達(dá)，具備向某一特定方向分化的能力。第五十八頁，共81頁。⒉細(xì)胞質(zhì)在決定細(xì)胞差別中的作用干細(xì)胞分裂時(shí)，干細(xì)胞質(zhì)各區(qū)的組分并不相同，分裂使不同胞質(zhì)的組分分割進(jìn)入子細(xì)胞，造成細(xì)胞質(zhì)的不均質(zhì)。這些干細(xì)胞所特有的細(xì)胞質(zhì)組分稱為細(xì)胞質(zhì)決定子，細(xì)胞分化后，決定子一次次地重組，使子細(xì)胞產(chǎn)生差別。某些特殊發(fā)育途徑的決定常首先由細(xì)胞質(zhì)控制。實(shí)驗(yàn)表明，分化后的細(xì)胞遺傳物質(zhì)并沒有丟失，細(xì)胞核的全能性也沒有喪失，基因的差別表達(dá)是由細(xì)胞質(zhì)提供的因子決定的。第五十九頁，共81頁。細(xì)胞分化還與細(xì)胞間相互作用有關(guān)。細(xì)胞所在位置與其他細(xì)胞群的聯(lián)系，可產(chǎn)生位置效應(yīng)，細(xì)胞與細(xì)胞直接接觸可直接進(jìn)行信息轉(zhuǎn)導(dǎo)；細(xì)胞外物質(zhì)（細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞粘附分子和細(xì)胞因子）對細(xì)胞的分化起著啟動誘導(dǎo)作用，如細(xì)胞粘附分子（celladhesionmolecule，CAM）可影響神經(jīng)細(xì)胞分化去向。⒊細(xì)胞間相互作用第六十頁，共81頁?？傊?xì)胞分化是在不同細(xì)胞質(zhì)對細(xì)胞核作用下逐步進(jìn)行，分化基因表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)入胞質(zhì)又可改變原來的基因表達(dá)環(huán)境，使細(xì)胞核進(jìn)入新的基因表達(dá)狀態(tài)。在細(xì)胞發(fā)育分化過程中，細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)相互作用不斷進(jìn)行，使控制分化的基因在特定的時(shí)空中表達(dá)，細(xì)胞才不斷分化。第六十一頁，共81頁。㈢細(xì)胞分化的調(diào)控⒈基因水平調(diào)控細(xì)胞分化調(diào)控本質(zhì)上是基因調(diào)控。各種體細(xì)胞在任何時(shí)間內(nèi)，其全套基因組3萬多基因，只有5%~10%的單一序列基因進(jìn)行表達(dá)，以維持特定的結(jié)構(gòu)代謝和功能。細(xì)胞分化就是要實(shí)現(xiàn)和維持這種態(tài)勢。

參與分化的基因按功能可分為2類：管家基因與組織專一基因。第六十二頁，共81頁。①管家基因它編碼維持細(xì)胞各種基本活動所必需的結(jié)構(gòu)功能蛋白，為維持細(xì)胞生存所必需，在各類細(xì)胞都處于活動狀態(tài)，如核糖體蛋白、線粒體蛋白、糖酵解酶編碼的基因。②組織專一基因編碼細(xì)胞特異性蛋白，如專一選擇性表達(dá)紅細(xì)胞血紅蛋白、皮膚角蛋白，這類基因表達(dá)對細(xì)胞生存無直接影響，對細(xì)胞分化（細(xì)胞表型確定）起重要作用。第六十三頁，共81頁。各種分化細(xì)胞表型的多樣性，是由于每種類型細(xì)胞只表達(dá)其遺傳信息一部分，即選擇性表達(dá)，如紅細(xì)胞表達(dá)血紅蛋白、漿細(xì)胞表達(dá)免疫球蛋白、結(jié)締組織細(xì)胞表達(dá)膠原蛋白，這些基因選擇性表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞分化。不同種類細(xì)胞的基因選擇活動的現(xiàn)象稱為差別基因表達(dá)（deferentialgeneexpress）。第六十四頁，共81頁。⒉轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控在誘導(dǎo)分化因子作用下，細(xì)胞分化的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)錄調(diào)控，其次是轉(zhuǎn)錄加工翻譯及其修飾。⑴轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控真核細(xì)胞的細(xì)胞專一基因表達(dá)依賴于基因調(diào)控區(qū)的啟動子和增強(qiáng)子序列。不同的調(diào)節(jié)蛋白組合決定了基因是否活動。有的細(xì)胞因轉(zhuǎn)錄蛋白的正確組合而決定了細(xì)胞專一基因表達(dá)，也有的細(xì)胞因基因發(fā)生折疊使轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶無法同基因結(jié)合。第六十五頁，共81頁?；蛘{(diào)控區(qū)相互作用的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)物的分類①存在于多種細(xì)胞中，許多基因轉(zhuǎn)錄都需要的調(diào)節(jié)物；②在特定組織中的一個(gè)或一組基因?qū)Ｒ槐磉_(dá)所需要的調(diào)節(jié)物，只存在于特定種類的細(xì)胞中。對組織專一性調(diào)控，還需另一些基因調(diào)節(jié)蛋白參加，這些蛋白與DNA的某些位點(diǎn)結(jié)合，共同控制基因的專一活動。已在人類的DNA調(diào)節(jié)部位分離出此種調(diào)節(jié)蛋白100種以上，它們與特定的DNA序列結(jié)合。細(xì)胞外信號在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)激活物中起著關(guān)鍵作用，影響細(xì)胞的基因表達(dá)模式。第六十六頁，共81頁。⑵轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控DNA最初轉(zhuǎn)錄的是前體mRNA，在細(xì)胞核質(zhì)中，其數(shù)量和種類多于細(xì)胞質(zhì)中的mRNA，同一種前體的mRNA在幾種細(xì)胞內(nèi)部都可以合成，但最終結(jié)局不同，有的被完全分解，有的被加工成mRNA，前體mRNA和mRNA在種類上的差異說明，轉(zhuǎn)化細(xì)胞合成專一性蛋白質(zhì)并不都是由于差別轉(zhuǎn)錄造成，轉(zhuǎn)錄后加工也起重要作用。第六十七頁，共81頁。許多前體mRNA在核內(nèi)被迅速降解，不能加工成mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。同一種前體mRNA可由于加工不同而產(chǎn)生出不同的mRNA和蛋白質(zhì)，通過外顯子的不同拼接，一個(gè)基因可制造一個(gè)關(guān)系近緣的蛋白質(zhì)家族。例如為神經(jīng)細(xì)胞粘附分子（N-CAM）編碼的mRNA前體物即可被加工成100多種不同的形式。第六十八頁，共81頁。⒊翻譯與翻譯后水平調(diào)控翻譯水平調(diào)控是指mRNA選擇性翻譯成蛋白質(zhì)，不同細(xì)胞對翻譯產(chǎn)物進(jìn)行不同加工。細(xì)胞分化的物質(zhì)基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)分子的專一合成。DNA大分子荷載遺傳信息，通過mRNA轉(zhuǎn)錄到核糖體，再合成蛋白質(zhì)。翻譯后水平調(diào)控如血紅素對血紅蛋白合成的調(diào)節(jié)。血紅素過多可產(chǎn)生反饋抑制相關(guān)合成酶使血紅素合成量下降；過多血紅素刺激珠蛋白合成，為保持按特定比例匹配狀態(tài)下血紅蛋白亞基按比例合成。第六十九頁，共81頁。⒋細(xì)胞外因素調(diào)控包括細(xì)胞外信號物質(zhì)（如蛋白質(zhì)肽類激素、甾體激素、甲狀腺激素、細(xì)胞因子）；細(xì)胞外基質(zhì)（含細(xì)胞粘附分子等的嚴(yán)格時(shí)相性表達(dá)）和營養(yǎng)因素（細(xì)胞生長環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)及離子濃度特別是Ca2+的濃度）等。本質(zhì)是影響核轉(zhuǎn)錄因子活性的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的進(jìn)行。還可通過影響起始因子、延伸因子和核糖體蛋白的磷酸化而在翻譯水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)。第七十頁，共81頁。二、細(xì)胞分化調(diào)控異常與疾病細(xì)胞分化的調(diào)控異?？砂l(fā)生在胚胎發(fā)育期和成人機(jī)體中，并引起相應(yīng)疾病。其中研究最深入的是腫瘤。㈠畸胎瘤（teratoma）畸胎瘤的胚胎發(fā)育分化調(diào)控異常的表現(xiàn)動物的卵細(xì)胞未經(jīng)排卵就被激活，在卵巢中進(jìn)行異位發(fā)育，此時(shí)細(xì)胞的增殖和分化失控，形成分化的毛發(fā)、牙、骨、腺上皮等和未分化的干細(xì)胞雜亂聚集。第七十一頁，共81頁。②可轉(zhuǎn)化為畸胎癌，畸胎癌干細(xì)胞持續(xù)增殖但不分化，能用在宿主間連續(xù)移植腫瘤細(xì)胞（或體外培養(yǎng)）的方法無限期保持下去。③能被誘導(dǎo)分化成正常細(xì)胞，畸胎瘤轉(zhuǎn)化成的畸胎癌干細(xì)胞體外培養(yǎng)，用誘導(dǎo)劑（如維甲酸或二甲基亞砜等），可逆轉(zhuǎn)分化為多種正常的細(xì)胞，這表明畸胎癌細(xì)胞的