第九章疾病与人类健康课件

第九章第九章 疾病与人类健康疾病与人类健康现代科学认为，疾病的发生直接或间接与基因有关现代科学认为，疾病的发生直接或间接与基因有关人类疾病都是：人类疾病都是：“基因病基因病”经典单基因病经典单基因病多基因病多基因病获得性基因病获得性基因病经典单基因病经典单基因病：主要病因是某个基因位点上产生了缺陷等位基因，如：地中海贫血、白化病多基因病多基因病：涉及多个基因及调控这些基因表达的环境因子之间的相互作用，如：高血压、糖尿病获得性基因病：获得性基因病：主要是由病源微生物感染引起的传染病，如肝炎、艾滋病肿瘤与癌症人免疫缺损病毒HIV乙型肝炎病毒HBVContents第一节第一节 肿瘤与癌症肿瘤与癌症内容提要：癌基因(oncogene)(oncogene)反转录病毒致癌基因细胞转化基因抑癌基因(tumor suppressor gene)一、癌基因癌基因的分类 病毒癌基因病毒癌基因 ：(virus oncogene,v-onc)(virus oncogene,v-onc)DNA DNA病毒、病毒、RNA RNA病毒（反转录病毒）病毒（反转录病毒）细胞转化基因：细胞转化基因：(cellular-oncogene,c-onccellular-oncogene,c-onc)(一)反转录病毒致癌基因（P294）1966年，85岁的劳斯获得诺贝尔奖。1、反转录病毒颗粒结构 调节和调节和调节和调节和启动转录启动转录启动转录启动转录 LTR gag pol env src LTR 长末端长末端长末端长末端重复序列重复序列重复序列重复序列癌基因癌基因正常的病毒基因正常的病毒基因正常的病毒基因正常的病毒基因产生病毒产生病毒产生病毒产生病毒表面糖蛋白表面糖蛋白表面糖蛋白表面糖蛋白产生逆转录产生逆转录产生逆转录产生逆转录酶和整合酶酶和整合酶酶和整合酶酶和整合酶 产生病毒产生病毒产生病毒产生病毒 跨膜蛋白跨膜蛋白跨膜蛋白跨膜蛋白2 2、反转录病毒基因组结构、反转录病毒基因组结构产生产生产生产生p60src蛋白质，蛋白质，磷酸化蛋白。靶蛋磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化白磷酸化3 3、反转录病毒的复制、反转录病毒的复制LTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC4、反转录病毒癌基因（v-onc)的起源（P341）目目 录录断裂基因断裂基因完整的没有断完整的没有断裂的可读框裂的可读框 (二)细胞转化基因 细胞转化基因实质上就是由一类原癌基因突变而来。当原癌基因在某些外界因素（如放射线、化学致癌物等）的作用下，发生数量和结构上的微细变化，形成了致癌性的细胞转化基因，从而使正常细胞转化为肿瘤细胞。原癌基因原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的正常基因，是维是细胞内与细胞增殖相关的正常基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。1、原癌基因原癌基因的特点:广泛存在于生物界中；基因序列高度保守；作用通过其产物蛋白质来体现；正常情况下表达水平很低正常情况下表达水平很低;被激活后，形成致癌性的细胞转化基因。原癌基因的分类：根据原癌基因产物在细胞中的位置，可分为：与膜结合的蛋白，如src基因产物；可溶性蛋白，如mos基因产物；核蛋白，如myc基因产物。根据原癌基因表达产物的功能，可分为：蛋白激酶类，如Src家族（酪氨酸蛋白激酶类）生长因子类生长因子受体类GTP结合蛋白类，如Ras家族核蛋白类（DNA结合蛋白），如Myc家族未知功能类 原癌基因：单拷贝、正常情况下低水平表达或根本不表达癌基因？当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。点突变点突变基因基因扩增扩增染染色体重排色体重排蛋白质活性蛋白质活性大大提高或大大提高或结构改变结构改变蛋白质未变蛋白质未变化，但总量化，但总量大大提高大大提高增强子功增强子功能使癌基能使癌基因高效表因高效表达达与强启动子基与强启动子基因相融合，提因相融合，提高癌基因表达高癌基因表达效率效率 原癌基因原癌基因2、原癌基因的激活机制（P302）（1）点突变）点突变（2 2）LTRLTR（long terminal repeat)long terminal repeat)插入插入强启动子（3 3）基因重排（）基因重排（rearrange)rearrange)（4）缺失（）缺失（Deletion）oncogene(-)cancer一些原癌基因一些原癌基因5上上游存在负调控序列，游存在负调控序列，该序列的缺失或突变，该序列的缺失或突变，则丧失抑制癌基因表则丧失抑制癌基因表达的能力。达的能力。Brukitt淋巴瘤中淋巴瘤中 c-myc因因负调控序列负调控序列缺失或缺失或LTR插入而增插入而增强表达。强表达。（5 5）基因扩增）基因扩增 蛋白质结构未变化，但总量大大提高蛋白质结构未变化，但总量大大提高基因基因扩增扩增 原癌基因原癌基因使每个细胞中基因拷贝数增加，从而直接增加可用的转录模板数以增加基因表达。3、基因互作与癌基因表达（1）染色体构象对原癌基因表达的影响基因表达不仅取决于基因本身及其相邻区域的一级结构，也取决于其空间构象，即基因在染色体上的空间排列和染色质的结构。当两个基因相距太近时，往往不易形成有利于高效转录的空间结构。基因领域：基因与基因之间的间隔距离基因领域效应：同一DNA链上两个具有相同转录方向的基因间隔小于一定长度时，影响有效转录所必需的染色质结构的形成，从而使这两个基因中的一个或两个均不能转录或转录活性显著降低。0.3kb-5kb，最佳间隔距离与两个基因的总长度成正相关。（2）原癌基因终产物对基因表达的调控某种原癌基因产物对另一种原癌基因表达的调控作用；某种原癌基因产物对自身表达的反馈调控作用癌基因产物通过介质传递生长刺激信号的部位有3处：癌基因产物本身模拟了生长因子，因而与相应的受体作用，以自分泌的方式刺激细胞生长；癌基因产物模拟了已结合配体的生长因子受体，从而在无外源生长因子时提供了促进细胞分裂的信号；癌基因产物作用于细胞内生长控制途径，解除此途径对外源刺激信号的需求。（3）抑癌基因产物对原癌基因的调控 （4）外源信号对原癌基因表达的影响二、抑癌基因 抑癌基因(tumor suppressor gene)/隐性癌基因：是一种抑制细胞生长和肿瘤形成的基因。如：Rb抑癌基因、抑癌基因p53 抑癌基因与原癌基因在生物学上有以下几点差异：在功能上，抑癌基因起负调控作用，而原癌基因起正调控作用；在遗传方式上，原癌基因是显性的，而抑癌基因在细胞水平上是隐性的，在突变发生的细胞类型上，抑癌基因突变可以发生在体细胞中，也可能发生在生殖细胞中并通过生殖细胞得到遗传。原癌基因突变只发生在体细胞中。肿瘤与癌症人免疫缺损病毒HIV乙型肝炎病毒HBVContents艾滋病艾滋病（AIDS,Acquired immune deficiency syndrome）艾滋病即获得性免疫缺陷综合征，是由人免疫艾滋病即获得性免疫缺陷综合征，是由人免疫缺陷病毒（缺陷病毒（human immunodeficiencyvirus，简称简称HIV）通过性传播为主所引起的一种严通过性传播为主所引起的一种严重传染病。病毒特异性的侵犯辅助性淋巴细重传染病。病毒特异性的侵犯辅助性淋巴细胞，造成机体细胞免疫受损。临床上由无症状胞，造成机体细胞免疫受损。临床上由无症状病毒携带者发展为艾滋病相关综合征，最后并病毒携带者发展为艾滋病相关综合征，最后并发一系列各种严重机会性感染和恶性肿瘤，称发一系列各种严重机会性感染和恶性肿瘤，称为艾滋病。因目前尚缺乏有效防治方法，故又为艾滋病。因目前尚缺乏有效防治方法，故又有有”超级癌症超级癌症”和和“现代瘟疫现代瘟疫”之称。之称。9.2 9.2 人免疫缺陷病毒（人免疫缺陷病毒（human immunodeficiencyvirus，HIV)的类型的类型：HIV-I 从欧洲和美洲分离的毒株，与猴艾滋病毒有从欧洲和美洲分离的毒株，与猴艾滋病毒有45%的相似性，有很强的致病性，是引起全球艾滋病的相似性，有很强的致病性，是引起全球艾滋病流行的主要病原。流行的主要病原。HIV-II 与猴艾滋病毒的相似性与猴艾滋病毒的相似性75%，毒性较弱，引起，毒性较弱，引起艾滋病的病程较长，症状较轻，主要局限在西部非洲。艾滋病的病程较长，症状较轻，主要局限在西部非洲。豪森（图左），德国人，出生于年，岁担任德国埃朗根纽伦堡大学病毒学教授，并开始研究人乳头状瘤病毒（）等病毒与宫颈癌之间的关系。豪森现任职于德国癌症研究中心。蒙塔尼（图中），法国人，出生于年，艾滋病病毒发现者之一。由于他祖父长期受结肠癌困扰，他决定投身医学。蒙塔尼现任职于世界艾滋病研究与防治基金会，主要致力于寻找艾滋病疫苗和疗法。巴尔西诺西（图右），法国人，出生于年，自上世纪年代初以来一直在法国巴斯德研究中心工作。她以研究艾滋病病毒而闻名，是年发现艾滋病病毒的论文作者之一。2008诺贝尔医学奖9.2.1艾滋病毒的结构9.2.2 HIV基因组及其编码的蛋白编码病毒的核心蛋白编码反转录酶、整合酶和蛋白酶编码外膜蛋白TAT and REV are essential for HIV replication9.2.3HIV的复制RNA反转录生成单链DNA，宿主DNA聚合酶合成双链整合在宿主染色体上（原病毒），无症状原病毒利用宿主细胞的转录和合成系统转录生成病毒mRNA病毒基因的低水平表达造成细胞功能失常，高水平表达可立即杀死细胞原病毒的整合不要求特定的序列，可以整合到染色体的任何部位9.2.4HIV的感染及致病机理的感染及致病机理分为三个阶段分为三个阶段1.2-4周内原发感染的急性期周内原发感染的急性期2.持续持续1-2周后，进入感染的无症状潜伏期周后，进入感染的无症状潜伏期3.发病期发病期发病机理：发病机理：1.大量复制可使细胞致死大量复制可使细胞致死2.2.HIV膜蛋白膜蛋白gp120蛋白脱落与正常细胞膜蛋白脱落与正常细胞膜CD4受体结合使该细受体结合使该细胞被免疫系统误认为病毒感染而遭杀灭胞被免疫系统误认为病毒感染而遭杀灭3.3.T细胞细胞CD4被被gp120封闭，影响免疫功能封闭，影响免疫功能4.4.gp120 可刺激机体产生可刺激机体产生抗抗抗抗CD4CD4结合部位的特异性抗体，阻断结合部位的特异性抗体，阻断结合部位的特异性抗体，阻断结合部位的特异性抗体，阻断T T细胞功能细胞功能细胞功能细胞功能5.5.5.5.带有病毒胞膜蛋白的细胞可与其他细胞融合形成多核局细胞带有病毒胞膜蛋白的细胞可与其他细胞融合形成多核局细胞带有病毒胞膜蛋白的细胞可与其他细胞融合形成多核局细胞带有病毒胞膜蛋白的细胞可与其他细胞融合形成多核局细胞而丧失功能而丧失功能而丧失功能而丧失功能9.2.5艾滋病的发现和现状艾滋病的发现和现状在洛杉矾，在洛杉矾，1980年圣诞节前，加州大学洛杉矾分校的免疫学教师年圣诞节前，加州大学洛杉矾分校的免疫学教师戈特里布戈特里布(Michael Gottlieb)要他的学生去寻找供免疫学教学用的要他的学生去寻找供免疫学教学用的病例资料，学生在附院病房中找到了一名免疫功能极低的病例资料，学生在附院病房中找到了一名免疫功能极低的31岁的岁的同性恋病人，其食道上端长了鹅口疮，喉头布满白色病变，呼吸同性恋病人，其食道上端长了鹅口疮，喉头布满白色病变，呼吸困难，患者的白细胞极少，困难，患者的白细胞极少，T淋巴细胞几近于零，淋巴细胞几近于零，T4T8比值只比值只有有0.5，皮肤试验反应很差。以后不久，病人发生了肺炎，常规，皮肤试验反应很差。以后不久，病人发生了肺炎，常规治疗无效，呼吸极度困难，经过会诊讨论和进一步检查后，方才治疗无效，呼吸极度困难，经过会诊讨论和进一步检查后，方才发现他患有罕见的卡氏肺囊虫肺炎发现他患有罕见的卡氏肺囊虫肺炎(Pneumocystitis Carinii Pneumonia，PCP)经过复方新诺明治疗无效而死亡。戈特里布后经过复方新诺明治疗无效而死亡。戈特里布后来又遇到两例类似病例，加上洛杉矾相似的病例，共计来又遇到两例类似病例，加上洛杉矾相似的病例，共计5例，都例，都是患是患PCP而死的。于是有了上面的报道。而死的。于是有了上面的报道。这就是世界上第一次有关艾滋病的正式报道，加州大学洛杉矾分这就是世界上第一次有关艾滋病的正式报道，加州大学洛杉矾分校附院发现的那个免疫功能极低的校附院发现的那个免疫功能极低的31岁的同性恋病人，便成了第岁的同性恋病人，便成了第一号艾滋病人。自此，艾滋病流传全世界。一号艾滋病人。自此，艾滋病流传全世界。截止截止2006年年12月底，资料来自月底，资料来自UNAIDS）全球感染艾滋病病毒及患者全球感染艾滋病病毒及患者总数为总数为:3950 万万（3410-4710）万）万 成年人成年人:3720:3720 万（万（3210-44503210-4450）万）万 妇妇 女女:1770:1770 万（万（1510-20901510-2090）万）万 儿儿 童童:230:230 万万 （170-350170-350）万）万 非洲艾滋病流行最严重的国家乌干达非洲艾滋病流行最严重的国家乌干达19921992年感染年感染HIVHIV者占全国总人口者占全国总人口9%9%，内战每年战死者仅内战每年战死者仅400400人，人，而每年死于艾滋病的军人就有而每年死于艾滋病的军人就有20002000人。人。南非从南非从1991年年1%猛增至猛增至22%以上，以上，津巴布韦住院病人津巴布韦住院病人50%是艾滋病人是艾滋病人博茨瓦纳博茨瓦纳 33.8%的成人感染的成人感染HIVProportion of transmission route in case reported Heterosexual transmissionMother-to-child transmissionBlood transmissionIDU transmissionHomosexual transmissionUnknown五、艾滋病传播途径五、艾滋病传播途径1.性传播性传播2.母婴传播母婴传播3.血液传播血液传播4.艾滋病高发人群艾滋病高发人群1.男同性恋者男同性恋者2.暗娼者暗娼者3.3.吸毒者吸毒者9.3乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒乙型肝炎是由乙肝病毒（乙型肝炎是由乙肝病毒（HBV）引起的、以肝）引起的、以肝脏炎性病变为主并可引起多器官损害的一种传染脏炎性病变为主并可引起多器官损害的一种传染病。本病广泛流行于世界各国，主要侵犯儿童及病。本病广泛流行于世界各国，主要侵犯儿童及青壮年，少数患者可转化为肝硬化或肝癌。因此，青壮年，少数患者可转化为肝硬化或肝癌。因此，它已成为严重威胁人类健康的世界性疾病，也是它已成为严重威胁人类健康的世界性疾病，也是我国当前流行最为广泛、危害性最严重的一种传我国当前流行最为广泛、危害性最严重的一种传染病。染病。9.3.1乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒双连双连DNA病毒属于嗜肝病毒科病毒属于嗜肝病毒科核壳核壳 有病毒的核心抗原有病毒的核心抗原外膜蛋白有病毒外膜抗原外膜蛋白有病毒外膜抗原9.3.2 HBV的复制dsDNA,dsDNA,不是不是通过半保通过半保留复制方式复制留复制方式复制大三阳与小三阳：大三阳与小三阳：乙肝的检测指标乙肝的检测指标“两对半两对半”人们约定俗成地给这人们约定俗成地给这“两两对半对半”5项指标排了个队项指标排了个队1.1.依次为依次为HBsAg(乙肝表面抗原乙肝表面抗原)、2.2.抗抗-HBs(乙肝表面抗体乙肝表面抗体)、3.HBeAg(乙肝乙肝e抗原抗原)、4.4.抗抗HBe(乙肝乙肝e抗体抗体)、5.5.抗抗HBc(乙肝核心抗体乙肝核心抗体)，将第一、三、五项阳性将第一、三、五项阳性(即即HBsAg、HBeAg和抗和抗-HBc)称为称为大三阳，将第一、四、五项阳性大三阳，将第一、四、五项阳性(HBsAg、抗抗-HBe、抗抗HBc)称为小三称为小三阳阳 另外引起谷丙转氨酶升高另外引起谷丙转氨酶升高乙肝表面抗原HBsAg阳性表示感染了乙肝病毒。并不反映病毒有无复制、复制程度、传染性强弱。乙肝表面抗体HBsAb(抗HBs)阳性表示对乙肝病毒的感染具有保护性免疫作用。乙肝疫苗接种者，若仅此项阳性，应视为乙肝疫苗接种后正常现象。乙肝e抗原HBeAg阳性说明传染性强。持续阳性3个月以上则有慢性化倾向。乙肝e抗体HBeAb(抗HBe)阳性说明病毒复制减少，传染性弱，但并非没有传染性。乙肝核心抗体HBcAb(抗HBc)阳性说明既往感染过乙肝病毒。HBV的传播途径：的传播途径：1.母婴垂直传播，主要通过产道感染或宫内感染母婴垂直传播，主要通过产道感染或宫内感染2.血液或血制品传播，如白蛋白、血小板等。血液或血制品传播，如白蛋白、血小板等。3.性传播性传播相对措施：相对措施：母婴传播是我国乙肝的主要传播方式，建议孕前母婴传播是我国乙肝的主要传播方式，建议孕前作作HBV-DNA检查，在显阴性时考虑怀孕，检查，在显阴性时考虑怀孕，HBV-DNA阳性母亲的孩子出生后立即注射乙肝免疫阳性母亲的孩子出生后立即注射乙肝免疫球蛋白，并且程序性注射乙肝疫苗，球蛋白，并且程序性注射乙肝疫苗，DNA阴性阴性只给孩子注射乙肝疫苗即可只给孩子注射乙肝疫苗即可。乙肝的预防与治疗：乙肝的预防与治疗：目前还没有特效药目前还没有特效药1.保持心情愉快保持心情愉快,怒则伤肝怒则伤肝2.病毒活动期注意休息病毒活动期注意休息3.在医生指导下治疗在医生指导下治疗,乙肝用药如用兵乙肝用药如用兵,多多则有害则有害,少则无效少则无效4.保持生活规律保持生活规律,合理饮食合理饮食 基因治疗基因治疗目前基因治疗实验的基本步骤目前基因治疗实验的基本步骤1.1.在目前的某些实验中，从病人的血液或骨髓在目前的某些实验中，从病人的血液或骨髓中取出细胞，并在加速繁殖的实验条件下生长。中取出细胞，并在加速繁殖的实验条件下生长。2.2.然后，把需要的基因借助于不起作用的病毒然后，把需要的基因借助于不起作用的病毒嵌进细胞。嵌进细胞。3.3.选择出获得成功改变的细胞再加速繁殖，再选择出获得成功改变的细胞再加速繁殖，再回到病人的体内。另一种情况，脂质体（脂肪回到病人的体内。另一种情况，脂质体（脂肪颗粒）或不起作用的病毒可被用于把基因直接颗粒）或不起作用的病毒可被用于把基因直接输进病人体内细胞。输进病人体内细胞。基因治疗中的病毒载体基因治疗中的病毒载体1.重组型病毒载体重组型病毒载体2.2.无病毒基因的病毒载体无病毒基因的病毒载体3.非病毒载体非病毒载体4.1.裸裸DNA，当用于激发免疫反应是又当用于激发免疫反应是又称为称为DNA疫苗疫苗5.2.脂质体脂质体/DNA复合物复合物 基因治疗的基因治疗的2种类别种类别1.1.第一种是离体（第一种是离体（ex vivoex vivo）,这种方法是将细胞从人体这种方法是将细胞从人体中移出，用载体孵化后形成的基因工程细胞再回至人体中移出，用载体孵化后形成的基因工程细胞再回至人体中，这种步骤常用于血细胞，因为它们最容易被移进移中，这种步骤常用于血细胞，因为它们最容易被移进移出。出。2.2.第二种方法是在活体（第二种方法是在活体（vivovivo）上，这种方法的载体能上，这种方法的载体能被直接注入血液中，此方法还未有临床例子，但如果基被直接注入血液中，此方法还未有临床例子，但如果基因治疗作为一种治疗选择来完成它的承诺的话，必须开因治疗作为一种治疗选择来完成它的承诺的话，必须开发体内可注入载体。发体内可注入载体。3.3.位点（位点（in situin situ）上，这种方法是直接将载体放入需治上，这种方法是直接将载体放入需治疗的组织中去。例子是把腺病毒载体浸入带囊纤维病人疗的组织中去。例子是把腺病毒载体浸入带囊纤维病人的气管和支气管中，用携带细胞素或毒素基因的载体注的气管和支气管中，用携带细胞素或毒素基因的载体注入肿瘤，或将携带有肌细胞增强蛋白的基因直接注入具入肿瘤，或将携带有肌细胞增强蛋白的基因直接注入具肌肉营养障碍病人的肌肉中。肌肉营养障碍病人的肌肉中。人类基因治疗的第一个认可的临床试验报告始于人类基因治疗的第一个认可的临床试验报告始于1990年年9月。自此以后的七年半时间里，世界上，月。自此以后的七年半时间里，世界上，已认可了已认可了300份临床试验报告，超过份临床试验报告，超过3000个病人个病人体内已进行了遗传工程化细胞的治疗。从这些试体内已进行了遗传工程化细胞的治疗。从这些试验中得出的结论是：基因治疗对治疗人类多种疾验中得出的结论是：基因治疗对治疗人类多种疾病有潜在的优势，并产生很低的副作用，然而在病有潜在的优势，并产生很低的副作用，然而在解决病人疾病方面，有效者寥寥无几。解决病人疾病方面，有效者寥寥无几。专家们专家们提出，现在是基因治疗回到基础研究上来提出，现在是基因治疗回到基础研究上来的时候了。的时候了。