《肿瘤病理生理幻灯课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《肿瘤病理生理幻灯课件.ppt（92页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、病理生理学 Pathophysiology 南通大学医学院 周爱玲,学习内容：1、肿瘤病理生理2、细胞与疾病3、细胞信号转导与疾病,肿瘤病理生理 周爱玲,第一节 肿瘤病因学,肿瘤的病因是指肿瘤发生的原始动因。肿瘤的发生是环境因素（外因）和宿主因素（内因）相互作用的结果。正常细胞 癌细胞 肿瘤,致癌物,基因改变,体抗癌反应癌细胞与机,一、环境致癌因素 化学致癌因素 物理致癌因素 生物致癌因素,（一）化学致癌因素：即化学致癌物（chemicalcarcinogen），是指能引起人或动物形成肿瘤的化学物质。装修污染是儿童白血病的罪魁吗？,1.化学致癌物的分类（1）按化学致癌物的作用方式分类：1）直接
2、致癌物（direct carcinogen）指那些进入机体后不需代谢、直接与体内细胞作用而诱导正常细胞癌变的致癌物。如亚硝酰胺类等,2）间接致癌物（indirect carcinogen）指那些进入体内后经肝微粒体混合功能氧化酶代谢转化（如氧化、还原和水解等），才能成为化学性质活泼、具有致癌作用的终致癌物（ultimate carcinogen）的物质。如芳香胺类、黄曲霉素等,（2）根据致癌物与人类肿瘤的关系分类,1）肯定致癌物：如砷和砷化合物、铬化合物、氮芥、联苯胺、黄曲霉素类、类固醇类等化学物质。2)可疑致癌物：动物致癌实验阳性，但结果不恒定，临床有个案报道，缺乏流行病学证据。如镉和镉化合
3、物等。3）潜在致癌物：动物实验中可获得某些阳性结果，但在人群中尚无资料证明对人有致癌性。,（3）根据致癌物化学结构不同分类：,1）多环芳烃类：如3，4-苯并芘、3-甲基胆蒽等。2）芳香胺类：如2-乙酰氨基芴（2-AFF）可诱发大鼠多种 器官的 肿瘤。3）亚硝基化合物：分亚硝酰胺和亚硝胺两类，硝酸盐可 转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐是合成亚硝胺的前驱物质；4）烷化剂类：生物学特性类似X射线，有“化学射线”之称，可引起基因突变、染色体畸变和细胞癌变。常见的有工业原料中的异丙油、硫酸二甲酯和药物氮芥、环磷酰胺等。,（3）根据致癌物化学结构不同分类：,5）偶氮染料：如奶油黄、偶氮萘和酸性猩红等，可引 起肝或
4、膀胱肿瘤；2005年初:苏丹红号2006年11月:重拳出击苏丹红？（2006.11.16健康报）苏丹红号:红心鸭蛋,（3）根据致癌物化学结构不同分类：,6）生物毒素：真菌性毒素:如黄曲霉素、杂色曲霉素、镰刀菌素等;放线菌性毒素:如阿霉素、放线菌素D、博来霉素、丝裂霉素C等；7）无机元素及其化合物：铬、砷、镍、铍及其化合物均为人类确定致癌物。,2化学致癌的特点（1）具有量效关系（2）具有累积、协同和拮抗作用（3）可垂直传播,3 化学致癌的机制：（1）化学致癌物的代谢：直接致癌物：以其原形与生物大分子（DNA、RNA和蛋白质）结合，或自动降解活化为亲电子的终致癌物。间接致癌物：需要经过体内代谢酶包
5、括细胞色素P450和P448在内的混合功能氧化酶系统的活化，转变为终致癌物才有致癌性。,（2）终致癌物与生物大分子结合形成加合物 对蛋白质的损伤：蛋白质的氨基酸残基存在许多亲核位点，特别是在维持蛋白质高级结构、构成酶的特异性和活性中心时起重要作用的半胱氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和组氨酸一旦受到致癌物攻击，就会因催化功能受损、生化代谢异常而构成对机体的危害。,对DNA的损伤：每个核酸的碱基都含有多个亲核位点，是终致癌物攻击的主要目标。终致癌物与DNA形成加合物后可造成DNA的损伤。使DNA的立体构象发生改变，阻断受损部位的复制和转录。,对RNA的损伤：终致癌物对RNA的烷化作用，既可影响tRNA携带氨
6、基酸的能力，又可影响密码的识别能力，因而影响蛋白质的生物合成。,(3)DNA损伤修复异常与基因改变：,细胞DNA损伤修复在维持种属遗传稳定性、延缓衰老和抗致癌剂的损伤方面起着极其重要的作用；当修复机制存在缺陷而DNA损伤时可导致肿瘤形成：终致癌物对蛋白质具有亲和性，与DNA聚合酶、RNA聚合酶形成加合物，阻止DNA损伤修复，使碱基突变频率增加；终致癌物攻击修复酶基因：造成基因的异常改变而使修复酶合成障碍；终致癌物靶向癌基因、抑癌基因而使其发生突变、重排或缺失等，引起癌基因活化或抑癌基因失活而产生细胞癌变。,（二）物理致癌因素：,物理致癌主要指辐射和异物与人体接触后所引起的细胞癌变。,电离辐射
7、X线、射线、射线和带亚原子 微粒（质子、中子或粒子）,非电离辐射：紫外线、电磁场,辐射,异物,纤维性：石棉纤维、玻璃纤维,非纤维性：金属粉末,物理致癌因素种类,物理致癌的共同特点,致癌原因较明确：多与职业接触或暴 露有关，因而能主动防护；发癌潜伏期长，癌的发生率低；接触或暴露的时间、频率和剂量与发 癌风险有关。,物理致癌的机制电离辐射损伤的机制：,主要是产生电离，形成高度活泼的自由基，自由基与DNA、RNA等遗传物质发生共价结合造成损伤;电离辐射引起的DNA断裂主要表现为断裂、缺失、互换、重复等染色体畸变;染色体畸变直接影响结构基因在基因组内的正常排列，造成基因片段的丢失或重排，甚至改变基因的
8、调控机制。引起原癌基因的活化或抑癌基因的失活，导致细胞癌变。,紫外线损伤的机制：使细胞DNA吸收光子，DNA分子内相邻的两个胸腺嘧啶碱基间易连接形成二聚体。由此影响细胞内DNA复制和转录过程。当这些损伤超过正常细胞DNA损伤修复能力时，可导致细胞癌变。,（三）生物致癌因素种类与机制（1）寄生虫感染（2）真菌感染（3）细菌感染（4）病毒感染,3）细菌感染：幽门螺杆菌感染致癌机理探讨：,炎症过程中炎性细胞释放内源性NO和H2O2等，诱发DNA损伤和细胞恶性转化；炎症过程中产生空泡毒素使胃粘膜上皮细胞变性坏死，同时诱发细胞再生，有类似有丝分裂原剌激细胞增殖的作用；改变体内局部环境，如胃腺泌酸减少，胃
9、液pH升高，抗坏血酸含量减少，从而影响化学致癌物的内源性合成、活化、灭活和排泄，起到辅助致癌因素的作用。,（4）病毒感染：,具有致瘤作用的病毒称为肿瘤病毒，肿瘤病毒按所含核酸的不同分为RNA肿瘤病毒和DNA肿瘤病毒两大类；RNA肿瘤病毒所含核酸为RNA，具有包膜，编码逆转录酶，因而又称逆转录病毒；如人T细胞白血病病毒-1成人T淋巴细胞白血病 艾滋病病毒卡波氏肉瘤；DNA肿瘤病毒所含核酸为DNA，不一定具有包膜，不含有逆转录酶；如乙肝病毒原发性肝癌 单纯疱疹病毒宫颈癌、外阴癌。,1）RNA肿瘤病毒的致癌作用：,RNA肿瘤病毒感染时首先吸附到宿主细胞膜上，以其膜外侧的糖蛋白与宿主细胞表面特异性的膜
10、相关蛋白受体结合并产生细胞膜融合，向细胞内释放出病毒核心颗粒。后者进一步解聚释放出病毒RNA基因组，在逆转录酶的作用下合成前病毒DNA，并整合进入细胞染色体；RNA肿瘤病毒通过转导细胞癌基因和插入活化细胞癌基因等机制使宿主细胞癌变；丙肝病毒为RNA病毒，可致肝癌。,2）DNA肿瘤病毒的致癌作用：,DNA肿瘤病毒能将基因直接整合到宿主细胞染色体DNA中，复制后以溶胞的方式释放到胞外再感染其它细胞。以人乙型肝炎病毒（HBV）诱发肝癌为例：当HBV DNA整合到细胞染色体后可激活和影响细胞基因的转录；也可通过编码X蛋白等因子对细胞的生长调控发生影响，这些因子 能激活其他癌基因，也能使抑癌基因失活；H
11、BV感染还能诱导肝细胞坏死，继而产生炎症反应、再生和纤维化等；总之，HBV DNA使肝细胞的代谢和调节功能发生紊乱，使肝细胞的分裂、增殖失去控制。,二遗传因素,（一）肿瘤遗传易感性：存在某种遗传缺陷或基因多态性改变的个体在相同生活条件下具有更易发生肿瘤的倾向性，称为肿瘤遗传易感 性。1.染色体异常（结构与数目）是肿瘤遗传易感性重要的依据之一；2代谢酶活性异常或多态性是肿瘤遗传易感性的又一重要依据；3.免疫缺陷使肿瘤发病率增加也是肿瘤易感性的一种表现。,（二）肿瘤易感基因控制肿瘤遗传易感性的基因，称为肿瘤易感基因。迄今已有25个肿瘤易感基因相继被克隆。除3种癌基因（RET、MET、CDK4）外，
12、大多数肿瘤易感基因为抑癌基因或DNA修复基因。,（三）肿瘤的多基因遗传 多基因遗传是指所涉及的基因不是单一的，而是二对或更多，它们要在某些环境因素作用下，综合产生较大的总效应，从而导致肿瘤的发生。,第二节 肿瘤发病学,肿瘤发病学主要研究肿瘤发生、发展即细胞癌变的机制。,一.癌基因与肿瘤（一）癌基因的概念：,癌基因（oncogene）：是存在于病毒或细胞基因组中的一类在一定条件下能使正常细胞转变为恶性细胞的核苷酸序列。根据癌基因来源的不同，分为病毒癌基因（viral oncogene,v-onc）细胞癌基因（cellular oncogene,c-onc）；致癌病毒：有些属DNA病毒，但多数是R
13、NA病毒，即逆转录病毒，所以又分为RNA病毒癌基因和DNA病毒癌基因；细胞癌基因在正常细胞内以未活化的形式存在，称原癌基因（proto-oncogene），又称生命必需基因。原癌基因在正常情况下不但不会引起肿瘤，而且具有重要的生理功能，是细胞进行正常生命活动所必需的。,癌基因的活化：在正常细胞中，癌基因以未活化形式存在，其表达水平和产物活性受到严格的调控。在致癌因素作用下，癌基因的结构或调控发生改变，导致细胞生长、分化失控而发生恶性转化。此过程称为癌基因的活化。活化的癌基因可指导产生量或质异常的基因产物，进而在一些内外因素的协同下，通过一系列细胞增殖、分化的复杂过程，最终导致肿瘤。,原癌基因的
14、活化机制,1、基因点突变（point mutation）主要指DNA序列中某一个碱基被另一碱基替换，也可以是局部个别碱基的插入或缺失，是癌基因活化的一种主要方式。从人膀胱癌细胞株T24中分离出突变型H-ras 基因，序列分析证明：该癌细胞中的H-ras癌基因在第12位密码子处发生GGC GTC的单碱基改变，其编码的氨基酸即由甘氨酸变为缬氨酸，从而使该基因的编码蛋白具有转化潜能；当用正常细胞的DNA（含野生的H-ras原癌基因）和膀胱癌细胞DNA（含突变的H-ras癌基因）分别转染体外培养细胞，仅突变型H-ras使细胞产生了恶性转化，说明癌基因的突变才能引起细胞恶性转化。,原癌基因的活化机制,2
15、、基因重排（rearrangement）由于染色体易位而涉及的基因重排是癌基因激活的另一重要方式。所谓易位是指两条非同源染色体发生基因交换。当染色体易位时，原定位于染色体某部位的原癌基因可能丧失自身的表达调控信号，随染色体易位重排到另一基因附近，在新的启动子和增强子驱动下过度表达；基因重排：如慢性粒细胞白血病（CML），CML病人白细胞中9号和22号染色体相互易位，使22号染色体变短。导致Abl原癌基因从9号染色体重排至22号染色体上，其基因结构和表达均发生变化，编码产生一种异常的酪氨酸激酶，这种激酶一直保持活性，使调控细胞复制的信号传导通路始终处于活化状态，从而不断产生更多的异常白细胞。,原
16、癌基因的活化机制,3、基因扩增（amplification）人类细胞有22对常染色体，每一基因均是双拷贝。在一定条件下，一个拷贝可以增加数倍到上千倍，这种现象称基因扩增。原癌基因一旦扩增，便以其超量拷贝数充分在细胞内表达，相应的mRNA产量增多，表达增强。目前发现，许多原癌基因可通过扩增激活。,原癌基因的活化机制,4、基因低/去甲基化 DNA甲基化通常是指二核苷酸胞嘧啶（CpG）的双核苷酸区域发生胞嘧啶（C）5，-端的甲基化修饰。基因低/去甲基化将导致一些在正常情况下受到抑制的癌基因得到大量表达，并导致整个基因组的不稳定性增加。如H-ras,c-mtc基因的低/去甲基化改变是细胞癌变的一个重要
17、特征。,（二）癌基因产物的功能及其致癌机制 癌基因一旦活化，其表达的产物将发挥生长因子、生长因子受体、蛋白激酶、GTP结合蛋白或核转录因子样的作用。在细胞信号转导途径的不同环节上改变或扰乱细胞正常代谢、生长和分化等基本过程，从而引起细胞转化直至形成肿瘤。下面分别举例说明。,1.癌基因产物与生长因子：生长因子是一组多肽物质，能通过特异的细胞膜受体传递促进细胞生长、增殖的生物学信息，称为生长因子（GF）。生长因子：血小板源性生长因子（PDGF）成纤维细胞生长因子（FGF）表皮生长因子（EGF）粒细胞-巨噬细胞集落剌激因子（GM-CSF）神经生长因子（NGF）,某些癌基因产物具有生长因子样作用，能以
18、自分泌或旁分泌的方式剌激自身细胞或邻近细胞生长、增殖。猴肉瘤病毒基因v-sis的蛋白产物p28v-sis与血小板源性生长因子（PDGF）B链N端的氨基酸序列极为相似（同源性高达92%以上），p28v-sis可与PDGF竞争性结合PDGF受体，起到PDGF样的作用。,2.癌基因产物与生长因子受体：,恶性肿瘤伴有某些生长因子受体表达异常增多，且其表达量与肿瘤生长速度密切相关。禽类成红细胞增多症病毒的癌基因产物p65v-erbB是具有生长因子受体样功能的癌蛋白，其氨基酸序列与表皮生长因子（EGF）受体的跨膜区和胞内的酪氨酸激酶活性区有90%的同源性。这样p65v-erbB作为一个残缺的EGF受体而异
19、常增加，产生类似于EGF和受体结合后所发出的生长信号，引起细胞分裂、增殖；在人乳腺癌、肺癌、胰腺癌和卵巢肿瘤中发现有EGF受体的过表达，且其受体的表达与预后呈负相关。,3.癌基因产物与蛋白激酶：某些癌基因可编码产生非受体酪氨酸激酶（TPK）或丝氨酸/苏氨酸激酶类影响细胞信号转导过程。例如，src癌基因产物具有较高的TPK活性，在某些肿瘤中其表达增加，可催化信号转导分子的酪氨酸磷酸化，促进细胞异常增殖。又如,mos、raf癌基因编码丝苏氨酸蛋白激酶类产物，可促进核内癌基因表达。,4.癌基因产物与GTP结合蛋白：,GTP结合蛋白（G蛋白），分兴奋性G蛋白(Gs)和抑制性G蛋白（Gi)等，均具有特异
20、性结合GTP或GDP的位点以及GTP酶活性，可使GTP水解成GDP，当其结合GDP时为非活性状态，结合GTP时为活性状态。Ras癌基因编码的产物为G蛋白。Ras蛋白的活性受两类因子的调节：一类为负调节因子即GTP酶活化蛋白（GAP）。GAP与Ras结合后，能提高Ras蛋白GTP酶活性，使Ras很快回到GDP结合的静止状态，但GAP不能激活突变的Ras蛋白的GTP酶活性，所以突变的Ras（如v-ras）蛋白始终处于活化状态，促增殖信号增强而发生肿瘤；Ras另一类为正调节因子即鸟嘌呤核苷交换因子（GEF），这类因子促使Ras蛋白释放GDP，而与GTP结合进入活化状态。,无活性 有活性Ras蛋白的活
21、性调节 注:GAP:负调节因子-GTP酶活化蛋白 GEF:正调节因子-鸟嘌呤核苷交换因子,Ras-GDP,GDP,GTP,GEF,Ras-GTP,Pi,GAP,5.癌基因产物与转录因子：一般认为，细胞外的生长剌激信号通过胞内的信号传导系统激活核癌基因的表达，表达的核癌蛋白作为转录因子可促进与细胞增殖、分化有关的基因表达，从而调节细胞的生长、分化等生物学行为。但某些癌基因产物位于细胞核内，可直接与DNA结合，起到转录因子样作用，故称核癌基因，包括erbA、ets、fos、jun、myb、myc、rel、ski等。,6.癌基因产物与细胞周期及凋亡的调控：,肿瘤的发生、发展不仅是细胞增殖和分化的失控
22、，还决定于细胞凋亡的速度。细胞凋亡受基因的调控。某些癌基因参与调节细胞凋亡的过程。如：抑制细胞凋亡的Bcl-2基因:通过抵抗多种形式的细胞死亡而延长细胞寿命，导致细胞数目增加，因而被称为“存活基因”；bcl-2基因能保护多种类型的正常细胞和癌细胞免于各种因素诱导的细胞凋亡。因此，在恶性肿瘤的发生发展中均具重要作用。临床发现,当淋巴细胞性白血病病人外周淋巴细胞有20%以上呈Bcl-2阳性时,预后不佳,因为Bcl-2高表达,可导致肿瘤对射线、抗癌药物耐受性增强，不容易发生凋亡。,6.癌基因产物与细胞周期及凋亡的调控：,体外培养B细胞时，如先阻断细胞因子的供应，会引起细胞死亡；但如果将bcl-2基因
23、转染B细胞，B细胞就可以在无细胞因子的条件下存活，说明bcl-2基因具有阻断细胞凋亡的作用。Bcl-2抗凋亡的机制：直接的抗氧化；抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质，如凋亡诱导因子；抑制促凋亡的调节蛋白Bax、Bak的细胞毒作用；抑制凋亡蛋白酶（caspases)的激活；维持细胞钙稳态。,综上所述：癌基因产物分别类似于生长因子、生长因子受体、蛋白激酶、GTP结合蛋白，有的癌基因产物起到转录因子样作用，可直接启动基因转录，促进与细胞增殖有关的基因表达，从而产生细胞增殖效应。也有的癌基因产物，可将放大的生长信息向核内传递，从而加速或缩短细胞内信息传递。由此提示癌基因产物可使细胞分化和增殖失控，增加细胞恶
24、性转化的可能性。,二抑癌基因与肿瘤（一）抑癌基因的概念 肿瘤抑制基因(tumer suppressor gene)简称抑癌基因，又称抗癌基因或隐性癌基因，是存在于细胞基因组内的一类能够抑制肿瘤发生的核苷酸序列。抑癌基因通过其自身的丢失或失活而具有致癌作用。,（二）常见的抑癌基因及其作用机制,编码转录因子作为负性生长因子调节剂，或编码抑制因子参与细胞周期调控、抑制细胞增殖、促进细胞分化；这类基因有Rb、p53、p15p16、p21 和WT1、VHL等；参与DNA损伤后的修复与复制，保证DNA遗传的稳定性。这类基因的典型代表是p53、BRCA1和BRCA2等；产物与细胞骨架蛋白相连，参与细胞运动和
25、细胞信号传递，如APC、NF2、DPC4/Smad4、PTC等；产物位于细胞外膜，行使细胞粘附分子样功能，如DCC基因；编码GTP酶活化蛋白或磷酸酶，通过降低癌基因产物如Ras蛋白或蛋白激酶的活性而发挥抑癌效应，如NF1、PTEN等。,常见的抑癌基因,Rb（retinoblastoma,Rb）基因：Rb基因产物为Rb蛋白，它是一种重要的细胞周期调节因子，Rb蛋白的磷酸化状态决定着它的功能。磷酸化的Rb蛋白能促使基因表达，细胞进入G1、S、G2、M期，完成整个细胞周期；而非磷酸化的Rb基因表达的蛋白能特异性结合转录因子E2F，使其功能丧失，不能提供S期所需的基因产物而使细胞阻滞于G1期；视网膜母
26、细胞瘤病人的生殖细胞中存在Rb基因的异常，表现为等位基因缺失和基因点突变；Rb基因异常还见于骨肉瘤、软组织肉瘤、乳腺癌、肺癌和膀胱癌等。,2.p53基因：p53基因编码p53核蛋白,P53核蛋白的生化功能：为转录因子其N末端（143氨基酸残基）是转录活化区，中段（100300氨基酸残基）为DNA结合区，C末端（300393氨基酸残基）与p53蛋白相互间形成四聚体有关，p53的四聚体形式能更有效地与DNA结合；p53的生物学功能：是细胞DNA损伤的“检查点”，参与细胞周期和凋亡的调控。若细胞DNA受损，p53表达水平很快升高，并能激活其下游的p21等基因表达，以便细胞进行DNA损伤后的修复，当D
27、NA损伤过于严重不能修复时，就触发细胞凋亡。因此有人把p53基因称为“基因的卫士”，在细胞损伤后修复及不可修复细胞的清除过程中发挥重要作用。,3.APC基因 APC（腺瘤样多发性息肉病、adenomatous polyposis coli,APC）基因的蛋白产物由2843个氨基酸残基组成。APC蛋白参与细胞内信号传导和细胞间粘附，从而发挥抑癌作用，主要与结直肠癌的发生有关。生殖细胞APC基因突变引起家族性腺瘤样多发性息肉病（FAP）。FAP是一种遗传性病具有癌前病变，患有FAP的病人如不及时进行结肠切除，几乎100%地发展成为结直肠癌。,4.DCC基因。DCC(deleted in color
28、ectal cancer)基因编码产物是一个细胞表面的膜蛋白，属于免疫球蛋白（Ig）超家族成员，与神经细胞粘附分子有同源性，具有介导细胞粘附的功能。DCC基因在70%以上的结直肠癌中存在缺失或突变，在大多数结直肠癌组织中DCC蛋白表达降低甚至消失。,（三）抑癌基因失活的方式,1、点突变：点突变是最常见的抑癌基因失活的方式；如p53基因的点突变发生在50%以上人类肿瘤中，p53基因突变频率最高的位点依次为第175、248、249、273和282位密码子，特定类型的肿瘤有其特定的突变热点（hot spot)；如我国南方肝癌中，53%的病例有第249位密码子突变；某些肿瘤中，p53的一个等位基因是正
29、常野生型，而另一个等位基因发生了突变。突变的p53等位基因获得了显性癌基因的特征，使另一个正常的野生型等位基因丧失抑癌作用；另外，Rb、PTEN基因在多种肿瘤中也都发现有点突变。,（三）抑癌基因失活的方式,2、等位基因缺失：p53基因的活性除通过点突变方式调节外，还以等位基因缺失方式进行调节；p53等位基因缺失常见于乳腺癌、卵巢癌、肺癌和结直肠癌等，等位基因缺失后抑癌基因的抑癌作用降低或消失；3、抑癌基因产物与癌基因产物结合：p53基因参与细胞损伤修复，但细胞内MDM2的癌基因产物能使p53基因产物失活。DNA损伤后，MDM2蛋白水平升高，其与p53蛋白结合后，使p53丧失阻滞细胞周期的功能；
30、某些DNA致癌病毒编码核内致癌蛋白与抑癌基因产物结合而使其失活；4、DNA高甲基化：表现为细胞基因组普遍低甲基化和局部区域的高甲基化共存；如p16、p15等抑癌基因转录启动区有多位点高甲基化在多种肿瘤发生频率较高；DNA甲基化异常主要通过影响表达或引起突变，使抑癌基因失活和/或癌基因激活而参与肿瘤的发生发展。,三、DNA修复基因与肿瘤,DNA是生命活动最主要的遗传物质，也是生物体内、外环境因素作用的靶分子。内环境中的温度、pH、自由基等代谢产物和外环境中的化学、物理、生物因素等均可在一定条件下引起DNA损伤，同时机体也在不断地清除和恢复这种损伤，因此DNA损伤和修复在生物进化上有着特殊的意义；
31、DNA损伤与修复的后果：一是损伤的DNA得以正确修复；二是损伤的DNA，因DNA修复酶功能缺陷而无法修复,发生 包括肿瘤在内的各种疾病；三是不可逆的损伤造成生物体的死亡。,（一）DNA修复基因,编码DNA修复酶或相关蛋白质的基因称DNA修复基因（DNA repair gene）。此类基因进化上高度保守，种类繁多，数量庞大。已克隆的人类DNA修复基因已达数十个，如ERCC基因：是具有DNA切除修复作用的主要基因，已先后相继克隆了ERCC1ERCC8等一组结构、产物大小不尽一致的基因。另外，抑癌基因p53具有典型的DNA损伤修复功能，当细胞DNA受到损伤时，p53基因能予以识别并表达增加、聚集的p
32、53蛋白可诱导细胞出现G1期细胞阻滞或细胞凋亡。G1期阻滞有利于修复，细胞凋亡有利于清除损伤细胞。,（二）DNA修复基因与肿瘤遗传易感性,1、DNA修复基因缺陷与肿瘤易感综合征：着色性干皮病（XP）是一种皮肤癌易感的遗传综合征，患者细胞内核苷酸切除修复（NER）系统有缺陷，不能有效修复由紫外线、射线产生的嘧啶二聚体。因此，XP患者因日光诱发的皮肤癌风险比正常人高1000倍，且体内其他肿瘤（如黑色素瘤、舌鳞癌等）风险也显著增高。目前已鉴定出参与NER的7个基因（XPAXPG），其中任何一个基因因胚细胞突变而功能丧失均可导致携带者对日光性皮肤癌的高度易感。,（二）DNA修复基因与肿瘤遗传易感性,2
33、、DNA修复基因多态性与肿瘤易感性：早年发现，人群中DNA修复能力具有明显的个体差异，癌症病人的DNA修复能力通常低于正常人群；近年来研究显示：DNA修复能力的个体差异取决于DNA修复基因的遗传多态性，例如核苷酸切除修复（NER）基因XPD就存在若干单核苷酸多态性（SNPs），最近有人分析，XPD基因多态性与肺鳞癌的易感性相关。,三.肿瘤发生的多阶段性1癌变至少由两个阶段构成:第一个为激发阶段，由致癌物（如3，4-苯并芘等）引起，使正常细胞转变为潜伏性癌细胞，此过程是 不可逆的；第二个为促进阶段，由促癌物（如巴豆油等）促使 潜伏性癌细胞进一步发展为肿瘤。,2肿瘤发生的多阶段学说 认为癌变为受累
34、细胞多次突变的结果，从正常细胞需经过37次突变才能发展成癌。对人类肿瘤（如结肠癌）发病过程的系统研究，逐步阐明了癌变多阶段过程涉及多个基因（包括癌基因、抑癌基因和DNA修复基因等）的改变，癌的形成是这些基因突变累积的结果。,以人结肠癌为例，肿瘤多阶段的分子模型：,抑癌基因APC的丢失或突变是肿瘤发生的早期事件；在早期腺瘤向中晚期腺瘤转变过程中出现癌基因K-ras的突变；约50%的晚期腺瘤和癌中涉及的基因可能 是DCC；癌具有高频率的p53基因突变；癌转移还需要其他基因（如转移相关基因）的改变。,基因 APC缺失或突变 DNA甲基化改变 K-ras突变 正常上皮细胞 过度增生 早期腺瘤 中期腺瘤
35、 转移 腺癌 晚期腺瘤 其它基因改变 p53突变或缺失 DCC缺失 结肠癌变过程的多基因改变,第三节 肿瘤转移的细胞和分子机制,肿瘤转移是一个多步骤过程，包括：肿瘤细胞从原发部位脱离并向周围组织侵袭；穿入血管或淋巴管，在循环系统中存活、转运；到达远处靶组织后停驻，直至穿出管腔；在靶组织中生长，新血管生成，最终形成转移瘤；其中每一步骤都涉及肿瘤细胞与宿主细胞及细胞外基质（ECM）的相互作用，需要细胞粘附分子、运动因子、细胞外基质降解酶、血管生成因子等的参与。,一 细胞粘附分子与肿瘤转移细胞粘附分子（cell adhesion molecules）是指由细胞合成并组装于细胞表面或分泌至胞外基质（E
36、CM）可促进细胞粘附的一类分子。细胞粘附分子具有稳态功能和动态功能，前者指粘附分子在维持正常组织形态中的作用，后者指粘附分子在个体发生、发育、分化、炎症、免疫反应、肿瘤发生转移等中的作用。,（一）整合素 整合素(integrins)是粘附分子中的一大家族，广泛分布于细胞表面的糖蛋白，介导细胞粘附的相互作用。每种整合素分子都是由、亚基组成的异二聚体。现已发现14种亚基和11种亚基，可组成20多种不同的整合素分子，其配体分别为型和型胶原、层粘连蛋白、纤维连接蛋白等。整合素表达水平随肿瘤转移的不同阶段而改变，转移早期，瘤细胞表面整合素表达减弱，可降低瘤细胞与基底膜或细胞外基质蛋白的粘附。当肿瘤细胞进
37、入循环系统后，其表达增强，有助于转移灶的形成。,（二）钙粘蛋白 钙粘蛋白（cadherins）是一类Ca2+依赖性的细胞跨膜糖蛋白，主要介导同型细胞间的粘附，参与细胞分化、形态发生等过程。其中，E-钙粘蛋白基因是转移抑制基因之一，它通过促进同型细胞间的粘附，使肿瘤细胞之间相互紧密相连，难以脱离原发部位进入周围组织或血管，从而抑制转移的发生。E-钙粘蛋白表达下调是多种恶性肿瘤如乳腺癌、头颈部鳞状细胞癌等发生淋巴结转移的原因之一。体外基因转染实验证实，E-钙粘蛋白可限制或逆转恶性肿瘤细胞的侵袭行为。,（三）免疫球蛋白超基因家族 这类粘附分子与免疫球蛋白有一定的同源性，含有与免疫球蛋白类似的结构。这
38、类分子主要包括型血管细胞粘附分子（VCAM-1），型细胞间粘附分子（ICAM-1）和血小板源性生长因子受体等。这类分子中大多数成员参与非Ca2+依赖性的细胞间粘附反应，与恶性肿瘤的转移有关。,（四）选择素 选择素（selectins）是一类跨膜糖蛋白。已发现至少三类选择素分子即E-、P-和L-选择素。E-和P-选择素在决定进入循环的肿瘤细胞识别，并停留于靶器官血管内皮细胞的过程中起重要作用。因此选择素可能与肿瘤转移的器官选择性有关。,二.细胞外基质降解酶类与肿瘤转移 细胞外基质（extracellular matrix,ECM）是存在于组织细胞表面或之间的一组蛋白质大分子。ECM不仅起着支撑、
39、连接细胞，维持器官形态的机械作用，更为重要的是调节细胞的分化、增殖和细胞功能，在多种生理和病理状态下发挥作用，决定着细胞的粘附、迁移，在炎症、创伤修复、肿瘤发生和转移中起着重要作用。ECM是细胞移动的天然屏障，主要由胶原、非胶原糖蛋白、蛋白多糖和氨基葡聚糖等大分子组成。,与ECM降解有关的蛋白水解酶分为四大类丝氨酸蛋白酶:如纤维蛋白溶酶及其酶 原活化因子（plasminogen activator,PA）；基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）:如胶原酶 和基质溶解素；弹力蛋白酶；半胱氨酸蛋白酶:如组织蛋白酶B、L等。,基质金属蛋白酶类（MMPs）是降解
40、ECM的所有酶类中最重要的一类蛋白水解酶，具有以下特点：酶活性部位含有一个Zn离子，去除Zn离子会明显抑制酶活性；各种MMPs之间有序列同源性；均以无活性的酶原形式产生，经有限的蛋白水解而被激活；可被特异性金属蛋白酶组织抑制物（TIMPs）所抑制。正常时MMPs与TIMPs保持平衡。当MMPs大于TIMPs时，ECM降解，促进肿瘤细胞向周围组织侵袭与转移。,三.细胞运动因子与肿瘤转移 细胞运动能力是影响肿瘤转移过程（尤其是穿入和穿出血管）的重要因素之一。许多因子可影响细胞的运动能力，如生长因子及其受体、ECM成分和宿主来源的扩散因子（SF）等。癌瘤细胞能分泌一种剌激瘤细胞本身运动的促进因子，称
41、为自分泌运动因子，能特异性增强肿瘤细胞运动能力。近年来证明，层粘连蛋白（LN）作为一种化学趋化物质剌激癌细胞移动，高转移的癌细胞表面具有内源性LN受体，而低转移癌细胞表面则缺如。体外培养的癌细胞在外源性LN存在时，转移性明显增加。,四.肿瘤血管生成因子与转移 从癌前病变到肿瘤转移，肿瘤发展的各阶段伴随着血管生成。肿瘤细胞能形成新生的毛细血管，是因为宿主细胞和瘤细胞本身能分泌促进血管形成的肿瘤血管生成因子（tumor angiogenesis factor,TAF），该因子能促进宿主毛细血管和小静脉内皮细胞的分裂并剌激毛细血管的生长，为肿瘤（含转移瘤）提供继续增殖和播散的条件。血管生成因子很多，
42、常见的有肽类细胞因子和非肽类生长因子如肝素、前列腺素等。在血管生成因子剌激下内皮细胞不断分裂增殖，血管就可持续生长。,血管生成抑制因子血管他丁(angiostatin),具有强烈的抑制肿瘤血管生成的作用，并表现出明显抑制肿瘤转移的能力。angiostatin抑制肿瘤生长的机制：一是通过抑制肿瘤组织中新生血管数量，使肿瘤血供减少。二是抑制肿瘤组织中的内皮细胞增殖，减少了内皮细胞产生的促进肿瘤生长的物质。,长期治疗对其它系统无明显毒性作用。angiostatin治疗小鼠T241纤维肉瘤能抑制原位瘤和转移灶的生长，为肿瘤基因治疗提供新的手段。,抗癌新药有助饿死肿瘤,血管内皮素被批准为国家生物制品一类
43、新药上世纪70年代初期，美国哈佛大学医学院Folkman教授提出了著名的“饿死肿瘤疗法”理论，即通过阻断肿瘤新生血管生成切断肿瘤营养供给，达到抑制和治疗肿瘤的目的。血管内皮素抑制剂注射液（商品名：恩度；英文：Endostar）：是世界上首个血管内皮抑制素抗癌新药；血管内皮抑制素蛋白具有“饿死”小鼠肿瘤，且不产生耐药性的显著功效。与传统化疗药物相比，恩度具有靶向明确、无耐药性；毒副作用小等优点。,五肿瘤转移的基因调控 分为两大类：一类是诱发或促进肿瘤转移的基因，称为转移基因；另一类是抑制肿瘤转移的基因，称为转移抑制基因。,（一）转移基因 肿瘤的转移性和致瘤性是相对独立的，它们应由不同的遗传因子所
44、决定。肿瘤的转移基因应不同于癌基因或抑癌基因。然而在癌基因的研究过程中发现，转移基因大多与癌基因有关。将某些癌基因转染至合适的受体细胞可引起完全的转移表型。例如，活化的ras基因转染人、鼠多种类型的细胞都可产生有高转移性的转化细胞，并在裸鼠中致瘤和转移。,(二）转移抑制基因 研究最多、最具特征的转移抑制基因主要有两类，即nm23基因和基质金属蛋白酶组织抑制物（TIMPs）基因。基质金属蛋白酶组织抑制物（TIMPs）可特异性抑制基质金属蛋白酶（MMPs）的活性。TIMPs表达改变与肿瘤细胞的转移能力相关。如加入TIMP基因并使其高度表达，可使多种体外培养的恶性肿瘤细胞的转移能力降低；反之，如使T
45、IMP表达下调，可导致转染细胞体外转移能力增强，并在鼠体内形成转移。这些说明，TIMPs基因是一种转移抑制基因。,肿瘤的预防,Hutter指出：“癌症早期诊断和治疗虽有很大成功，但无论如何这些努力都在癌症发生之后，我们正致力于预防，这才是未来制服癌症的希望所在。”保持营养平衡、增加奶制品、新鲜蔬菜与水果的摄入量，避免高盐饮食，是预防胃癌的保护因素。大量研究表明：有些“生活方式癌”是可以预防的。正如WHO指出：通过卫生教育、改进生活方式、采用医药干预，以防止致癌因素，三分之一的癌症是可以预防的。,肿瘤的预防,（一）改进生活方式：改进膳食结构，达到营养平衡；（二）化学预防：是指给予一种或几种化合物
46、的方法，以预防肿瘤的发生，达到控制肿瘤的目的。1.病因学预防：即从环境中消除致癌因素：生活方式癌：如吸烟引起肺癌，饮酒、吃发霉或熏制食品、饮用污染水、喜吃烤焦、油炸、过咸的食物等引起消化道癌；职业性癌：如铀矿、砷矿、石棉矿工人的肺癌。联苯胺染料生 产工人的膀胱癌等；与遗传因素有关的癌：如结肠多发性息肉易致结肠癌；医源性癌：如放射线致癌、药物致癌等。,肿瘤的预防,（二）化学预防：2.发病学预防：这是根据致癌机理、设法阻断癌变过程，一般认为化学致癌过程可分为以下三个阶段：某些化学致癌物在体内经代谢而活化；活化的致癌物与靶细胞的成份如DNA等起反应，使细胞癌变；癌细胞增殖形成癌肿。,2、发病学预防,
47、巴豆油是皮肤癌的促癌剂，氯化钠是胃癌的促癌剂，苯巴比妥是肝癌的促癌剂等。食品中的某些成分（主要是胺类化合物，特别是二级胺），在类似胃液的条件下，可以与亚硝酸盐反应生成亚硝酸，后者有较强的致癌性，它们可能是引起食道癌、胃癌及膀胱癌的重要原因之一。食物中不但有致癌物质，同时还有一些食物中含有抗致癌物质，如牛奶、新鲜蔬菜（茄子、生姜）及水果（苹果、桔子、菠萝）等。,据报道：日本冲绳岛的居民食用海带量最多，而癌症死亡率一直是日本最低的?海带含岩藻多糖，能够诱导癌细胞自杀，进而起到抗癌作用。岩藻多糖从结构上分为F和U两种类型：0.1%U-岩藻多糖，注入约1万个结肠癌细胞的培养皿内。发现，24h后50%癌
48、细胞死亡，72h后几乎全部死亡。而且在这个过程中，发生了一种名叫“脱离”的细胞自杀现象，细胞自身的DNA分解酶能将癌细胞的DNA切断；对照组中，不注入U-岩藻多糖，72h后，癌细胞增殖了10倍，达到10万个左右，对骨髓白血病细胞和胃癌细胞的实验中，也得到了相同的结果，但是，U-岩藻多糖不会促使正常细胞自杀。,3 防止实验性癌发生的化合物,抗致癌剂：a.抑制致癌剂形成的化合物：VitC、VitE及酚类化合物 可有效地抑制亚硝胺形成；b.致癌阻断剂：半胱氨酸、甲硫氨酸等使致癌剂不能达 到靶组织或不能与靶组织发生反应；C.致癌剂抑制物：维生素A类化合物通过抑制癌的表达 起作用。硒盐可抑制病毒及多种化
49、学物质致癌，硒摄 取少的人群，其大肠癌及乳腺癌发生率高，但硒的毒 性较大，对人的安全量较难确定。,3 防止实验性癌发生的化合物,抗促癌剂：近年发现环境中促癌剂越来越多，体内某些生理活性物质如细胞增殖促进因子也有促癌作用。从化学预防角度来看，如能对抗促癌剂的作用，将能减少或控制癌的发生。兼有抗致癌及抗促癌两种作用的化学预防剂：维甲素类化合物、蛋白酶抑制剂及花生四烯酸代谢物既有抗致癌作用，也有抗促癌作用。,肿瘤的预防,（三）早期发现和普查早期发现肿瘤是第二线预防的关键，普查是早期发现肿瘤的一项重要措施。近年来普查研究日益受到重视，通过普查有可能提高疗效和降低死亡率。美国癌症协会提出了“为癌症有关的健康检查建议”，如20岁以上妇女，每月自已检查乳腺一次。40岁以上则每年由医生检查乳腺一次，如体检医生认为需要，再作进一步检查。,复习思考题：1.解释:肿瘤遗传易感性、癌基因、原癌基因、癌基因的活化。2.化学致癌的特点及化学致癌的机制。3.癌基因产物的功能及其致癌机制。4.试述癌基因、抑癌基因失活的方式。5.试述肿瘤转移的细胞和分子机制。6.以结肠癌变过程为例，简述肿瘤发生的多阶段性。,谢谢！,
