1、第十章第十章腫瘤及其他細胞增生性腫瘤及其他細胞增生性疾病的分子機制疾病的分子機制第一節第一節 細胞增殖與細胞凋亡細胞增殖與細胞凋亡第二節第二節 腫瘤細胞增生的分子機制腫瘤細胞增生的分子機制第三節第三節 血管生成的分子機制血管生成的分子機制第一節第一節 細胞增殖與細胞凋亡細胞增殖與細胞凋亡一、細胞增殖一、細胞增殖二、細胞凋亡二、細胞凋亡 一、細胞增殖一、細胞增殖 1.終末分化細胞終末分化細胞 神經元、心肌細胞和骨骼肌細胞等不增殖，神經元、心肌細胞和骨骼肌細胞等不增殖，始終處于始終處于g0期期2.穩定型細胞穩定型細胞增殖不活躍，絕大多數處于增殖不活躍，絕大多數處于g0期期增殖活躍，分裂補充皮膚表皮

2、細胞、腸上皮細胞和增殖活躍，分裂補充皮膚表皮細胞、腸上皮細胞和血細胞，子代細胞包括成熟細胞和干細胞兩部分血細胞，子代細胞包括成熟細胞和干細胞兩部分3.干細胞干細胞細胞正常增殖是有目的、受機體生長信號控制的細胞正常增殖是有目的、受機體生長信號控制的增殖增殖靜止靜止分化分化衰老衰老凋亡凋亡apoptosissenescence二、細胞凋亡二、細胞凋亡 (apoptosis) 在正常生理或病理狀態下，由細胞內特定基在正常生理或病理狀態下，由細胞內特定基因的程序性表達而介導的細胞死亡因的程序性表達而介導的細胞死亡隱性時相（隱性時相（latent phase） 可逆，細胞形態無變化可逆，細胞形態無變化執

3、行時相（執行時相（executive phase） 不可逆，核濃縮、染色體斷裂、細胞體積縮小不可逆，核濃縮、染色體斷裂、細胞體積縮小及及 出現凋亡小體（出現凋亡小體（apoptotic body）細胞凋亡的時相和形態變化細胞凋亡的時相和形態變化細胞凋亡的關鍵分子細胞凋亡的關鍵分子胱天蛋白酶胱天蛋白酶 胱天蛋白酶（胱天蛋白酶（caspases） 活性中心含有半胱氨酸殘基，該酶可以水解底活性中心含有半胱氨酸殘基，該酶可以水解底物蛋白質中特異部位的天門冬氨酸殘基羧基側的物蛋白質中特異部位的天門冬氨酸殘基羧基側的肽鍵，使底物蛋白質失活肽鍵，使底物蛋白質失活 結構：結構： 半胱天冬酶原半胱天冬酶原=n端

4、的原域端的原域+中間的中間的p20 結構域結構域+c端的端的p10結構域結構域 活性中心：活性中心：半胱氨酸殘基半胱氨酸殘基 底物：底物： asp-x 特點：特點： 級聯活化級聯活化胱天蛋白酶的活化胱天蛋白酶的活化細胞凋亡的信號轉導途徑細胞凋亡的信號轉導途徑 死亡受體途徑死亡受體途徑 病毒感染等病毒感染等 fas l+fas fadd 活化的活化的caspase 8 活化的活化的caspase 3 細胞凋亡細胞凋亡 dna損傷等損傷等 p53蛋白上調蛋白上調bax bax在線粒體上穿孔在線粒體上穿孔 細胞色素細胞色素c 釋放釋放 凋亡體凋亡體(caspase 9、apaf 1及細胞色素及細胞色

5、素c) 細胞凋亡細胞凋亡 線粒體途徑線粒體途徑細胞凋亡的信號轉導途徑細胞凋亡的信號轉導途徑第二節第二節 腫瘤細胞增生的分子機制腫瘤細胞增生的分子機制一、癌基因一、癌基因二、抑癌基因二、抑癌基因 三、三、dna修復基因修復基因 四、調節細胞凋亡的基因四、調節細胞凋亡的基因五、癌基因、抑癌基因和調節凋亡的五、癌基因、抑癌基因和調節凋亡的 基因在腫瘤發生中的協同作用基因在腫瘤發生中的協同作用人類對腫瘤認識的過程人類對腫瘤認識的過程 巖巖捻之內如山巖，故名之。早治得生，遲則內潰肉爛而死捻之內如山巖，故名之。早治得生，遲則內潰肉爛而死中醫中醫-營衛不通，邪氣居其中營衛不通，邪氣居其中癌癌-明代明代 腫瘍

6、腫瘍-公元前公元前西醫對腫瘤的認識西醫對腫瘤的認識2500年前有癌的記載年前有癌的記載1775年年-英國醫生英國醫生pott發現陰囊癌，發現陰囊癌， 確立了環境致癌說確立了環境致癌說1918-1933-日本、英國的科學家證實了環境致癌說。日本、英國的科學家證實了環境致癌說。抽煙抽煙-肺癌肺癌黃曲霉素黃曲霉素-肝癌肝癌物理性因素物理性因素-陽光，陽光， x線線病毒病毒基因突變基因突變腫瘤腫瘤: : 細胞的非正常增殖細胞的非正常增殖! !細胞非正常增殖是無目的、不受機體生長信號控制的細胞非正常增殖是無目的、不受機體生長信號控制的增殖增殖quiescence分化分化衰老衰老凋亡凋亡xxxcancer

7、 is a loss of growth regulation cells grow when they shouldnt, forming a tumor cells grow where they shouldnt invasion, metastasis腫瘤腫瘤 （cancer, tumor, carcinoma）cancer-惡性腫瘤惡性腫瘤tumor-包括良性和惡性腫瘤包括良性和惡性腫瘤carcinoma-上皮來源的惡性腫瘤上皮來源的惡性腫瘤sarcoma-間皮來源的惡性腫瘤間皮來源的惡性腫瘤 分子腫瘤學分子腫瘤學癌基因（癌基因（oncogene ）的提出）的提出oncogenes

8、（癌基因）（癌基因） 促進細胞增殖促進細胞增殖 抑制細胞分化抑制細胞分化 抑制細胞凋亡抑制細胞凋亡抑制細胞增殖抑制細胞增殖促進細胞分化促進細胞分化促進細胞凋亡促進細胞凋亡tumor suppressor genes （抑癌基因）（抑癌基因）一、癌基因一、癌基因一類與癌的生成有關的基因，其過分活躍的特性造成一類與癌的生成有關的基因，其過分活躍的特性造成細胞的致癌。癌基因以一種遺傳上顯性的方式起作用細胞的致癌。癌基因以一種遺傳上顯性的方式起作用c-oncogene 細胞癌基因細胞癌基因proto-oncogene 原癌基因原癌基因v-oncogene 病毒癌基因病毒癌基因 由病毒攜帶并傳播的，可以

9、引起宿主正常細胞發生由病毒攜帶并傳播的，可以引起宿主正常細胞發生惡性轉化的基因惡性轉化的基因viral-oncogene (v-癌基因癌基因 ) 病毒癌基因病毒癌基因細胞癌基因細胞癌基因 (cellular oncogene, c-onc ) 正常的宿主細胞中與病毒癌基因同源的基因，正常的宿主細胞中與病毒癌基因同源的基因，又稱為原癌基因又稱為原癌基因 細胞的必需基因。細胞的必需基因。 編碼生長因子及其受體、信號轉導分、編碼生長因子及其受體、信號轉導分、 轉錄因子、轉錄因子、cyclin 及及cdk等等 c-onc是是v-onc的來源的來源病毒癌基因病毒癌基因細胞癌基因細胞癌基因內含子內含子無無

10、有有突變突變點突變或缺失突變點突變或缺失突變正常時無正常時無功能功能較強的細胞轉化活較強的細胞轉化活性性正向調節細胞增殖正向調節細胞增殖細胞癌基因與病毒癌基因的差別細胞癌基因與病毒癌基因的差別 細胞癌基因細胞癌基因都是細胞內固有的基因，正都是細胞內固有的基因，正常情況下參與細胞的增殖和分化的調控。常情況下參與細胞的增殖和分化的調控。當基因的結構和功能發生變異、并具有使當基因的結構和功能發生變異、并具有使細胞發生惡性轉化作用時，被稱為細胞發生惡性轉化作用時，被稱為癌基因癌基因細胞癌基因細胞癌基因vs癌基因癌基因cellular oncogene (c-癌基因癌基因 ) 細胞癌基因細胞癌基因 亦稱

11、原癌基因（亦稱原癌基因（proto-oncogene）。是細胞內正常）。是細胞內正常存在的基因，通常參與調節細胞的增殖和生長。它的突存在的基因，通常參與調節細胞的增殖和生長。它的突變或不恰當表達會引起細胞癌變變或不恰當表達會引起細胞癌變 由病毒攜帶并傳播的，可以引起宿主正常細胞發生由病毒攜帶并傳播的，可以引起宿主正常細胞發生惡性轉化的基因惡性轉化的基因viral-oncogene (v-癌基因癌基因 ) 病毒癌基因病毒癌基因病毒癌基因病毒癌基因vs細胞癌基因細胞癌基因the discovery of v-oncs慢性轉化慢性轉化 retroviruses急性急性 轉化轉化retroviruse

12、s cause rapid cancer in animals in the labcause tumors inefficiently after prolonged period of time病毒癌基因來自何處?病毒癌基因起源于宿主細胞病毒癌基因起源于宿主細胞 acutely transforming retroviruseschronically transforming retroviruses r u5 gag pol env u3 rrous sarcoma virus r u5 gag pol env u3 r“typical retrovirus”v-oncogenesrc第

13、一個成功分離的病毒癌基因第一個成功分離的病毒癌基因src (從雞從雞rous肉瘤肉瘤)細胞癌基因表達產物的功能細胞癌基因表達產物的功能 是細胞中的必需基因，對維持細胞正常生理功能、調節細胞生長與增殖起重要作用 what do oncogenes encode?proteins that are involved in growth control and differentiation細胞癌基因表達產物的種類細胞癌基因表達產物的種類細胞膜的生長因子受體細胞膜的生長因子受體 （her-2、fms、kit)生長因子生長因子（sis 、int-2 )生長因子受體信號的細胞內信號轉導分子生長因子受體信

14、號的細胞內信號轉導分子（ras、src、fyn、raf 、abl) 細胞核內的轉錄因子細胞核內的轉錄因子（myc 、c-jun、fos） 細胞癌基因活化的機制細胞癌基因活化的機制 點突變點突變 (point mutation) 放射線或化學致癌物引起的基因單個堿基的改變放射線或化學致癌物引起的基因單個堿基的改變 基因擴增基因擴增 (gene amplification) 細胞通過增加基因拷貝數，使表達產物增多的過程細胞通過增加基因拷貝數，使表達產物增多的過程 dna重排重排 (dna rearrangement) 同一染色體上基因的重新排列組合同一染色體上基因的重新排列組合 染色體易位染色體易

15、位 (chromosomal translocation) 不同染色體斷裂后重新連接不正確，如不同染色體斷裂后重新連接不正確，如igh基因轉錄基因轉錄 活化部位和活化部位和bcl2基因的連基因的連 病毒基因啟動子及增強子的插入病毒基因啟動子及增強子的插入tumor suppressor genetumor susceptibility generecessive oncogene二、抑癌基因二、抑癌基因一類編碼產物起抑制細胞增殖和一類編碼產物起抑制細胞增殖和抑制腫瘤發生的基因抑制腫瘤發生的基因 在腫瘤組織中在腫瘤組織中 “失活失活” 可以是腫瘤特異可以是腫瘤特異 乳腺癌乳腺癌- brca1/b

16、rca 視網膜母細胞瘤視網膜母細胞瘤-rb 可以在各種腫瘤廣泛存在可以在各種腫瘤廣泛存在 所有腫瘤的所有腫瘤的50% 有有p53突變突變抑癌基因與腫瘤抑癌基因與腫瘤 原癌基因表達產物的負調控分子原癌基因表達產物的負調控分子 dna 修復酶修復酶 without them, the mutation rate increases 細胞周期抑制分子細胞周期抑制分子 check that everythings okay before moving on without them, cell division is deregulated 促進細胞凋亡的分子促進細胞凋亡的分子 without the

17、m, highly damaged cells, or cells not getting proper signals, dont kill themselves抑癌基因表達產物的功能抑癌基因表達產物的功能抑癌基因的結構與功能抑癌基因的結構與功能rbp53rb基因基因 第一個發現的抑癌基因，位于第一個發現的抑癌基因，位于13q14，全長，全長200 kb，含，含27個外顯子。產物定位于細胞核，含有病個外顯子。產物定位于細胞核，含有病毒蛋白和細胞蛋白的結合位點及磷酸化位點毒蛋白和細胞蛋白的結合位點及磷酸化位點人類第一個腫瘤抑制基因的發現人類第一個腫瘤抑制基因的發現friendsh,bernar

18、dsr,rogeljs,weinbergra,rapaportjm,albertdm,dryjatp.a human dna segment with properties of the gene that predisposes to retinoblastoma and osteosarcoma.nature.1986oct16-22;323(6089):643-6.retinoblastoma, rb27個外顯子個外顯子26個內含子個內含子mrna4.7kb,編碼編碼928個氨基酸個氨基酸105-110 kda 的核內蛋白的核內蛋白位于染色體位于染色體13q14 rb基因基因rb 基因產

19、物的生物學活性基因產物的生物學活性調節細胞周期控制g1和s期交界點與其磷酸化狀態有關gatekeeper of the cell cyclerb磷酸化對細胞周期的影響磷酸化對細胞周期的影響 e2f/dpcyclin ecyclin aother genesdna polymerase a核苷酸合成酶核苷酸合成酶 dna 修復酶修復酶 (rad51)復制起始復合物相關基因復制起始復合物相關基因cdk2dna復制激活基因復制激活基因e2f 調控的靶基因調控的靶基因 rb 基因異常主要表現為等位基因缺失和基基因異常主要表現為等位基因缺失和基因突變，多發生在因突變，多發生在13-17外顯子上。最初在視

20、外顯子上。最初在視網膜母細胞瘤中發現，后來在多種腫瘤中均發網膜母細胞瘤中發現，后來在多種腫瘤中均發現該基因的異常。小細胞肺癌異常為現該基因的異常。小細胞肺癌異常為50%，骨，骨肉瘤肉瘤47%，乳腺癌，乳腺癌32%rb基因異常與腫瘤基因異常與腫瘤p53 基因基因臨床上超過臨床上超過50%的腫瘤有的腫瘤有p53基因異常基因異常 1979年，年， 發現發現sv40轉化的細胞中與轉化的細胞中與sv40-large t抗原結合而被誤認為癌抗原結合而被誤認為癌基因，直到基因，直到1989年才被證實為抑癌基因年才被證實為抑癌基因p53基因的結構基因的結構編碼編碼393氨基酸組成的氨基酸組成的53kda蛋白蛋

21、白20kb定位于人類染色體定位于人類染色體17p13.1，11個外顯子個外顯子p53基因產物的生物學功能基因產物的生物學功能細胞周期的調控細胞周期的調控dna修復修復細胞分化細胞分化細胞凋亡細胞凋亡inhibits proliferationstimulates apoptosis是控制是控制g1/s期的關鍵分子期的關鍵分子 決定是否啟動決定是否啟動dna合成合成 決定細胞是否凋亡決定細胞是否凋亡 p53-基因組的衛士基因組的衛士p53蛋白調節細胞周期和蛋白調節細胞周期和dna修復基因的表達修復基因的表達紫外線照射或其他紫外線照射或其他dna損傷引起的細胞周期阻損傷引起的細胞周期阻滯依賴于滯依

22、賴于p53,突變的突變的p53不能阻止不能阻止dna損傷細損傷細胞進入胞進入s期期三、三、dna修復基因修復基因負責修復負責修復dnadna復制時產生的錯配的一類抑癌基因復制時產生的錯配的一類抑癌基因相關疾病相關疾病 msh2和和mlh1基因突變基因突變導致導致遺傳性非息肉型結腸癌遺傳性非息肉型結腸癌四、調節細胞凋亡的基因四、調節細胞凋亡的基因bcl2基因家族基因家族 濾泡型濾泡型b淋巴瘤中存在染色體易位淋巴瘤中存在染色體易位 免疫球蛋白重鏈基因的轉錄活化部位與位于免疫球蛋白重鏈基因的轉錄活化部位與位于 18q21區的區的bcl2基因連接基因連接 bcl2蛋白過量表達蛋白過量表達 b淋巴細胞凋

23、亡減少，數量大大增加淋巴細胞凋亡減少，數量大大增加 淋巴細胞骨髓浸潤淋巴細胞骨髓浸潤 五、腫瘤發生是癌基因、抑癌基五、腫瘤發生是癌基因、抑癌基 因和調節凋亡的基因的協同作用因和調節凋亡的基因的協同作用腫瘤發生是多步驟過程。以多發性腺瘤樣息肉腫瘤發生是多步驟過程。以多發性腺瘤樣息肉轉變為結腸癌為例：轉變為結腸癌為例： 1. apc基因純合子突變基因純合子突變上皮細胞增生上皮細胞增生 2. dna甲基化程度降低甲基化程度降低增生發展為早期腺瘤增生發展為早期腺瘤 3. 原癌基因原癌基因k- ras活化活化腺瘤生長加快腺瘤生長加快 4. 抑癌基因抑癌基因dcc喪失功能喪失功能腺瘤進展到晚期腺瘤進展到晚

24、期 5. 抑癌基因抑癌基因p53失活失活腺瘤轉變為腺癌腺瘤轉變為腺癌促進正常細胞向腫促進正常細胞向腫瘤細胞的轉化因素瘤細胞的轉化因素 正常細胞正常細胞dna損傷損傷體細胞基因突變體細胞基因突變dna損傷損傷dna修復修復dna修復失敗修復失敗 dna修復缺陷修復缺陷抑癌基因缺陷抑癌基因缺陷dna修復基因失活修復基因失活 原癌基原癌基因活化因活化抑癌基抑癌基因失活因失活凋亡基凋亡基因失調因失調細胞增生細胞增生 細胞死亡細胞死亡腫瘤細胞腫瘤細胞第三節第三節 血管生成的分子機制血管生成的分子機制一、血管形成的類型一、血管形成的類型二、血管生成的基本過程和參與的細胞因子二、血管生成的基本過程和參與的細

25、胞因子三、血管生成的信號轉導三、血管生成的信號轉導四、腫瘤血管生成四、腫瘤血管生成一、血管形成的類型一、血管形成的類型 血管發生血管發生(vasculogenesis) 從無到有的血管形成過程從無到有的血管形成過程 血管生成血管生成(angiogenesis) 在原有血管基礎上以芽生和非芽生方式形成新血管在原有血管基礎上以芽生和非芽生方式形成新血管基本過程基本過程參與因子參與因子血管基底膜降解血管基底膜降解纖溶酶原激活物，基質金屬蛋纖溶酶原激活物，基質金屬蛋白酶白酶血管內皮細胞的增殖，構成原血管內皮細胞的增殖，構成原始血管始血管vegf+vegfr+nrp1(神經絨神經絨素素1)血管內皮細胞與

26、平滑肌細胞、血管內皮細胞與平滑肌細胞、外周細胞、細胞外基質作用，外周細胞、細胞外基質作用，形成穩定血管形成穩定血管ang1（促血管生成素（促血管生成素1）+內內皮細胞膜受體皮細胞膜受體tie-2，整合素，整合素及其配體及其配體血管內皮細胞恢復到靜息狀態血管內皮細胞恢復到靜息狀態促進血管生長的因子表達下調促進血管生長的因子表達下調二、血管生成的基本過程和參與的細胞因子二、血管生成的基本過程和參與的細胞因子三、血管生成的信號轉導三、血管生成的信號轉導vegf信號轉導信號轉導生理性生理性血管血管腫瘤腫瘤血管血管生成方式生成方式芽生及非芽生芽生及非芽生芽生、非芽生及征用式等芽生、非芽生及征用式等調節因子來源調節因子來源和種類和種類生理性來源生理性來源生理性來源及瘤細胞生理性來源及瘤細胞調節因子表達調節因子表達有時空順序有時空順序時空順序紊亂時空順序紊亂結構與功能結構與功能結構完整結構完整通常內皮細胞不完整和無平通常內皮細胞不完整和無平滑肌細胞等保護，通