肿瘤发生和演进机制

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,肿瘤发生和演进机制,肿 瘤 的 概 念,肿瘤是机体在各种,致瘤因素,作用下，局部组织细胞的,基因发生改变,，导致,异常增生,而形成的,新生物,，通常形成局部,肿块。,正常细胞核内,DNA,，密码的基因除完成细胞功能外，尚有潜在调控细胞生长的基因,原癌基因,（,pro-oncogene,）、,抑制细胞增殖的基因,、细胞,DNA,损伤后能进行修复的,DNA,修复基因,(DNA repair gene),和细胞,DNA,损伤后不能修复的,凋亡基因,(apoptotic gene),维持正常细胞生长、分化和稳定的遗传性状。,肿瘤发生是致瘤因素作用于细胞核内,DNA,，使遗传密码发生改变，使某些细胞的调控基因或,癌基因,（,oncogene,）、,肿瘤抑制基因,(tumor suppressor gene, TSG),、,凋亡基因,(apoptotic gene),和,DNA,修复基因,(DNA repair gene),异常表达，使正常细胞转化为肿瘤细胞。,一、肿瘤的异常增生,肿瘤的增生与非肿瘤性增生的区别：,炎症、损伤时增生的组织是适应机体的需要，当病因消除后，组织的结构、功能可恢复正常，增生就停止了。,肿瘤组织生长旺盛，呈,持续性,(continous),、自主性生长,(self-renewal),，与机体不协调,，即使致瘤因素停止刺激，仍保持自主性生长。,与整个机体不协调,相对无止境的旺盛生长,非肿瘤性增殖特点：,1,、多克隆性,(polyclonal),2,、反应性增生，是机体需要的，对机体有利,;,3,、增殖的细胞或组织能够分化成熟,;,4,、原因消除后不再继续增生,;,一般说机体内各种组织的细胞均可发生肿瘤。,不同组织的细胞发生肿瘤的潜能不同。一般说成熟度低、增殖能力强的细胞成分，更容易发生肿瘤。,二,肿瘤的生长与扩散,一）、生长方式：,1,、,Expansive growth,（膨胀性生长）,2,、,Infiltrative growth,（浸润性生长）,3,、,Exophytic growth,（外生性生长）,二）、肿瘤的生长速度,分化：细胞成熟的过程；一般说，良性肿瘤分化好，生长缓慢；而恶性肿瘤分化差，生长较快。,倍增时间（,Doubling time,）：即肿瘤细胞增加一倍所需要的时间,(,细胞增殖周期？）；,生长分数：细胞群体中处于,增殖状态,（,S,、,G2,、,M,）的细胞比例；,细胞丢失：坏死和,凋亡,；,血管形成,：营养的供应；,Growth fraction,（生长分数）,处于增殖状态,（,S,、,G2,、,M,）的细胞比例,生长最旺盛的肿瘤增殖指数也仅有,20%,左右。,恶性肿瘤生长分数高；良性肿瘤生长分数低；,细胞增殖周期,:,是指细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次分裂结束所经历的过程。细胞增殖周期可分为两个时期，即间期和分裂期。,细胞间期包括,G1,、,S,和,G2,期：,G1,期,：,DNA,复制前的准备阶段，,合成蛋白、糖类、脂类等，但不合成,DNA,，是细胞的最初生长期。决定,G1,期向,S,期转换的特定时期称起始点（或限制点，或检验点），受内外多种因素的控制。,进入,G1,期的细胞有三种结局：,连续分裂细胞,，在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。,休眠细胞暂不分裂,，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称,G0,期细胞，如淋巴细胞、肝细胞等。,不分裂细胞,，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如红细胞、神经、肌肉、多形核细胞等等。,S,期,：,DNA,合成，在真核生物,DNA,与组蛋白结合，形成核小体,以核小体为单位进行复制。持续时间大约,7,8,小时。,G2,期,：,DNA,复制完成后的准备阶段：,合成大量蛋白质，能否进入,M,期，,受,G2,期检验点,的控制，历时较短而恒定，哺乳动物细胞一般为,1,小时。,细胞分裂期即,M,期：,从间期结束时开始，到新的间期出现时的一个阶段，它也是一个连续的动态变化过程。根据其主要变化特征，可将其分为前期、中期、后期和末期四个分期。,前期,：染色质逐渐凝集形成一定数目和形状的染色体，核膜及核仁逐渐解体消失；在间期复制的中心体分开，逐渐向细胞的两极移动；每个中心体的周围出现很多放射状的细丝，两个中心体之间的细丝连接形成纺锤体，这些细丝即是微管结构。,中期,：,染色体高度凝集，并集中排列在细胞的中部平面上，形成赤道板。,后期,：,染色体在着丝点处完全分离，各自成为染色单体，两组染色单体受纺锤丝牵引，分别向细胞两极移动。与此同时，细胞向两极伸长，中部的细胞质开始缩窄，细胞膜内陷。,两个中心体已移到细胞的两极，纺锤体更明显，纺锤丝与每个染色体的着丝点相连,。,末期,：,染色体逐渐解螺旋恢复为染色质纤维；,核仁和核膜重新出现，形成新的胞核；,细胞中部继续缩窄变细，最后断裂形成两个子细胞，完成有丝分裂,;,子细胞即进入下一周期的间期。,细胞周期调控,1,、,细胞周期检验点：,细胞要分裂，必须,正确复制,DNA,、合成足够的蛋白（细胞器、骨架等）和达到一定的体积，在获得足够物质支持分裂以前，细胞不可能进行分裂。细胞周期的运行，是在一系列称为检验点（,check point,）的严格检控下进行的，当,DNA,发生损伤，复制不完全或纺锤体形成不正常，周期将被阻断。,细胞周期检验点由感受异常事件的感受器、信号传导通路和效应器构成。,细胞周期检验点,G1/S,检验点,:,控制细胞由静止状态的,G1,进入,DNA,合成期，相关的事件包括：,DNA,是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？,S,期检验点：,DNA,复制是否完成？,G2/M,检验点：,是决定细胞一分为二的控制点，相关的事件包括：,DNA,是否损伤？细胞体积是否足够大？,中,-,后期检验点,（纺锤体组装检验点）：任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会抑制,APC,的活性，引起细胞周期中断。,2,、,细胞周期蛋白激酶（,CDK):,与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性,可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应，使细胞周期的不断运行。,CDK,激酶和其调节因子又被称作,细胞周期引擎。,发现的,CDK,在动物中有,7,种。各种,CDK,分子均含有一段相似的激酶结构域即,PSTAIRE,，与周期蛋白的结合有关。,3,、细胞周期蛋白激酶抑制剂（,CKI):,对细胞周期起负调控作用,;,CKI,分为两大家族,:,Ink4(Inhibitor of cdk 4),，如,P16,、,P15,、,P18c,和,P19,，特异性抑制,cdk4,cyclin D1,、,cdk6,cyclin D1,复合物。,Kip(Kinase inhibition protein),：包括、,P27,、,P57,等，能抑制大多数,CDK,的激酶活性,;,4,、,细胞周期蛋白,cyclin,:,周期蛋白激活,CDK,的作用,决定了,CDK,何时、何处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进,;,在脊椎动物中为,A1-2,、,B1-3,、,C,、,D1-3,、,E1-2,、,F,、,G,、,H,等,;,分为,G1,型、,G1/S,型、,S,型和,M,型,4,类；,各类周期蛋白均含有一段约,100,个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与,CDK,结合。,不同类型的周期蛋白,激酶复合体,脊椎动物,Cyclin,CDK,G,1,-CDK,Cyclin D*,CDK4,、,6,G,1,/S-CDK,Cyclin E,CDK2,S-CDK,Cyclin A,CDK2,M-CDK,Cyclin B,CDK1(CDC2),* D1-3,，各亚型,cyclin D,，在不同细胞中的表达量不同，,但具有相同的功效,细胞在生长因子的刺激下，,G1,期,cyclin D,表达，,并与,CDK4,、,CDK6,结合成复合物；进而使下游的蛋白质如,Rb,磷酸化；磷酸化的,Rb,释放出转录因子,E2F,，促进许多基因的转录，如编码,cyclin E,、,A,和,CDK1,的基因。,在,G1-S,期，,cyclin E,与,CDK2,结合，促进细胞通过,G1/S,限制点而进入,S,期。,在,G2-M,期，,cyclin A,、,cyclin B,与,CDK1,结合，,CDK1,使底物蛋白磷酸化、如将组蛋白,H1,磷酸化导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件。,细胞周期的时间,细胞周期和增殖：,1,、流式细胞仪检测不同细胞周期的比例；,2,、免疫组化检测,Ki67,或,PCNA,可以反应细胞增殖状态；,细胞丢失,坏死凋亡,凋亡：是细胞的程序性死亡；,由体内外某些因素触发细胞内,预存的死亡程序,所导致细胞的,主动死亡过程,;,保障细胞正常遗传形状稳定的基础；,组织,胚胎发育,、,成体组织器官的激素撤退,、,成熟细胞的更换,、,自身免疫性疾病,肿瘤过程,区别点,细胞凋亡,细胞坏死,起因,生理或病理性,病理性变化或剧烈损伤,范围,单个散在细胞,大片组织或成群细胞,细胞膜,保持完整，一直到形成凋亡小体,破损,染色质,凝聚在核膜下呈半月状,呈絮状,细胞器,无明显变化,肿胀、内质网崩解,细胞体积,固缩变小,肿胀变大,凋亡小体,有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬,无，细胞自溶，残余碎片被巨噬细胞吞噬,基因组,DNA,有控降解，电泳图谱呈梯状,随机降解，电泳图谱呈涂抹状,蛋白质合成,有,无,调节过程,受基因调控,被动进行,炎症反应,无，不释放细胞内容物,有，释放内容物。,凋亡细胞的主要特征是：,染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；,凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症；,凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质，但是在坏死细胞中,ATP,和蛋白质合成受阻或终止；,核酸内切酶活化，导致染色质,DNA,在核小体连接部位断裂，形成约,200bp,整数倍的核酸片段，凝胶电泳图谱呈梯状；,凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。,细胞凋亡激活和执行蛋白,Caspase,家族,Caspase,属于半胱氨酸蛋白酶，相当于线虫中的,ced-3,，这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶。,特点：酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲和性；总是在天冬氨酸之后切断底物，所以命名为,caspase,（,cysteine aspartate-specific protease,）都是由两大、两小亚基组成的异四聚体，大、小亚基由同一基因编码，前体被切割后产生两个活性亚基。,按功能分类：,执行蛋白,如,caspase-3,、,6,、,7,，它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白，引起凋亡；,启动蛋白,如,caspase-8,、,9,，受到信号后，能通过自剪接而激活，然后引起,caspase,级联反应，如,caspase-8,可依次激活,caspase-3,、,6,、,7,。,凋亡执行蛋白,Caspase3,、,6,和,7,的功能,1,）可激活核酸酶,CAD,（,caspase-activated Dnase),CAD,能在核小体的连接区将其切断，形成约为,200bp,整数倍的核酸片段。,正常情况下,CAD,存在于胞质中，并且与抑制因子,ICAD/DFF-45,蛋白结合，不能进入细胞核。活化的,Caspase,可以降解,ICAD/DFF-45,，释放出,CAD,，使它进入细胞核降解,DNA,。,2,）分解或剪切关键性细胞基质包括细胞骨架的结构蛋白，核蛋白如,DNA,修复酶。,凋亡启动蛋白,Caspase 8,和,9,的活化调控,1,）,受凋亡受体信号通路的激活：,2,）受凋亡酶活化因子的激活,3,）细胞中还具有,caspase,的抑制因子，称为,IAPs,（,inhibitors of apoptosis proteins,），属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过,BIR,结构域（,baculovirus IAP repeats domain,）与,caspase,结合，抑制其活性，如,XIAP,。,诱导细胞凋亡的因素：,死亡受体,；,离子照射；,病毒攻击；,细胞应激：,生长因子或血清缺乏,氧自由基等；,T,淋巴细胞释放的毒,性颗粒,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),DED (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,结构域（,baculovirus IAP repeats domain,）,1,、死亡受体,细胞表面凋亡受体通过与细胞外特异性配体结合，激活,caspase,系列反应，传送凋亡信号。,凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体（,TNFR,）家族的跨膜蛋白，包括：,肿瘤坏死因子受体,1,（,TNFR 1,）,Fas,又称,APO-1/CD95 receptor,死亡受体,4,（,DR4,）,/,肿瘤坏死因子凋亡诱导配体受体,1(TRAIL,R1,）和死亡受体,5,（,DR5,）,/TRAIL,R2,）,诱饵受体,(Decoy receptor),即（,TRAIL,R3/DcR1,、,TRAIL,R4/DcR2,、,).,它们的配体属于,TNF,家族。,1,）肿瘤坏死因子受体,1,（,TNFR-1),诱导的凋亡信号：,TNF,由,T,淋巴细胞和活化的巨噬,细胞产生,；,TNF,与,TNFR1,结合，通过受体,分子的死亡结构域的相互识别,与适配子,TRADD,结合,继而征集,TRAF,2,的结合，导致,NF-kB,和,JNK/Ap-1,通路活化；,TRADD,还可与,FADD,结合继而,活化,caspase 8;,2,）由,Fas,和其配体介导的凋亡信号：,Fas,具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域的胞内区。,Fas,的配体,FasL,与,Fas,结合后，,Fas,三聚化使胞内的,DD,区构象改变，然后与接头蛋白,FADD,的,DD,区结合，而后,FADD,的,N,端,DED,区（,death effector domain,）就能与,Caspase-8,（或,-10,）前体蛋白结合。,CD95,FADD- caspase 8,复合物被称之为,DISC,(Death Inducing Signaling Complex. ),引起,caspase-8,、,10,通过自身剪激活，它们启动,caspase,的级联反应，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,个结构域：,CARD,（,caspase recruitment domain,）结构域，能召集,caspase-9,；,ced-4,同源结构域，能结合,ATP/dATP,；,C,端结构域，含有色氨酸,/,天冬氨酸重复序列，当细胞色素,c,的结合到这一区域后，能引起,Apaf-1,多聚化而激活。,2,）,Apaf-1,具有激活,Caspase-3,的作用，而这一过程又需要细胞色素,c,（,Apaf-2,）和,caspase-9,（,Apaf-3,）,参与。,Apaf-1,/,细胞色素,c,复合体与,ATP/dATP,结合后，,Apaf-1,就可以通过其,CARD,结构域召集,caspase-9,，形成凋亡体,(apoptosome,），,激活,caspase-3,，,启动,caspase,级联反应。,3,、线粒体,细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素,c,释放,细胞色素,c,能与,Apaf-1,、,caspase-9,前体、,ATP/dATP,形成凋亡体，然后召集并激活,caspase-3,，进而引发,caspases,级联反应，导致细胞凋亡。,细胞色素是通过线粒体,PT,孔和线粒体跨膜通道释放到细胞质中的。,线粒体,PT,孔,（,permeability transition pore,）：,主要由位于内膜的腺苷转位因子,（,Adenine nucleotide translocator,，,ANT,）,和位于外膜的电压依赖性阴离子通道,（,Voltage dependent anion channel VDAC,）,等蛋白所组成，,PT,孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素,c,释放,由线粒体释放的凋亡相关蛋白：,细胞色素,c,：与,Apaf,、,caspase-9,前体、,ATP/dATP,形成凋亡体，启动,Caspase,途径；,Smac,蛋白（,second mitochondria-derived activator of caspase,）：能通过,N,端的几个氨基酸与,IAPs,（凋亡抑制蛋白）的,BIR,结构域结合，从而解除,IAP,对,caspase,的抑制；,凋亡诱导因子,(AIF,）：引起核固缩和染色质断裂；,核酸内切酶,G (Endo G),： 可以使,DNA,片段化。,4,、,Bcl-2,家族,Bcl-2,为凋亡抑制基因，现已发现至少,19,个同源物，它们通过控制线粒体中细胞色素,c,等凋亡因子的释放调节凋亡过程。,Bcl-2,家族成员都含有,1-4,个,Bcl-2,同源结构域,(BH1-4),，和,一个羧端跨膜结构域,(,transmembrane region,TM),。其中,BH4,是抗凋亡蛋白所特有的结构域，,BH3,是与促进凋亡有关的结构域。,根据功能和结构可将,Bcl-2,基因家族分为两类：,抗凋亡蛋白如：,Bcl-2,、,Bcl-xl,、,Bcl-w,、,Mcl-1,；,促进凋亡的如：,Bax,、,Bak,、,Bad,、,Bid,、,Bim,，在促凋亡蛋白中还有一类仅含,BH3,结构，如,Bid,、,Bad,。,TM,为跨膜结构域；,BH1,和,BH2,为空形成结构域；,BH3,和,BH4,为调节结构域；,BH4,是抗凋亡结构域，,BH3,是促进凋亡的结构域。,Bcl-2,蛋白主要定位于线粒体外膜，它拮抗促凋亡蛋白的功能。而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质，一旦细胞受到凋亡因子的诱导，它们可以向线粒体转位，通过寡聚化在线粒体外膜形成,跨膜通道,或者开启线粒体的,PT,孔,导致线粒体细胞色素,C,释放，激活,caspase,导致细胞凋亡。,Bcl-2,家族的促凋亡作用,:,Bcl-2,家族蛋白对于线粒体,PT,孔的调节作用：促凋亡蛋白,Bax,等可以通过与,ANT,或,VDAC,的结合介导,PT,孔的开放，从而促进凋亡。,Bax,在线粒体外膜形成跨膜孔，导致细胞色素,C,和凋亡诱导因子,（,AIF),流出线粒体外；,胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活，包括去磷酸化，如,Bad,；被,caspase,加工为活性分子，如,Bid,；从结合蛋白上释放出来，如,Bim,是与微管蛋白结合在一起的。,Bcl-2,家族蛋白抑制凋亡作用：,Bcl-2,或,Bcl-XL,与,Bax,或,Bad,结合阻止跨膜孔形成；,Bcl-2,、,Bcl-xL,等则可通过与,Bax,竞争性地与,ANT,结合，或者直接阻止,Bax,与,ANT,、,VDAC,的结合来发挥其抗凋亡效应。,血管形成（,Angiogenesis,）,肿瘤生长的关键因素,血管形成的机制：,肿瘤细胞产生,血管生成因子,vascular endothelial growth factor (VEGF),basic fibroblast growth factor (bFGF),肿瘤,/,间质产生,血管生成抑制因子,血管生成 生成抑制,Tumor angiogenesis,概念,意义,过程,促血管形成和抑血管形成,研究方法和观察指标,Concept of angiogenesis,Angiogenesis:,从已存在的血管网中新生血管的过程,.,(,视网膜病、损伤和修复； 缺血性病变,;,肿瘤的生长、浸润和转移,),Vascularization:,由血管母细胞生成血管的过程,(胚胎发育),意义,肿瘤生长,: (1),肿瘤细胞与血管间的距离增加,;,(2),血管结构紊乱，缺乏完整性易于塌陷,缺氧,为肿瘤的浸润和转移提供条件,降解血管基底膜和细胞外基质；,血管内皮细胞增生,血管内皮细胞移动,血管内皮细胞分化,管腔的形成,血管形成是恶性肿瘤生长、浸润和转,移的必要的生物学基础。,恶性肿瘤由于生长快，但血管形成慢，,造成供血不足，常易发生坏死、溃疡、,出血等继发性改变。,三）,、肿瘤的进展和异质性,肿瘤的进展：恶性肿瘤经过一定时间的生长后，更具侵袭性，同时获得更大的恶性潜能，这一现象称之为肿瘤的进展；,肿瘤的异质性：构成恶性肿瘤的不同细胞亚型具有不同的生物学表型（如浸润、生长率、转移能力、核型、激素反应和对抗肿瘤药物的敏感性），这现象称为肿瘤,异质性。,四）、肿瘤的扩散,良性肿瘤仅在原发部位生长扩大，而具有浸润性生长的恶性肿瘤，不仅可以在原发部位继续生长、蔓延,(direct spread),，而且还可以通过各种途径扩散到身体其他部位,(metastasis),。,1,、直接扩散：,肿瘤沿组织间隙、淋巴管、血管、神经束向邻近组织和器官侵袭蔓延。,2,、转移,肿瘤细胞从原发部位侵入淋巴管、血管或体腔，被带到其他部位继续生长，并形成与原发部位肿瘤组织学类型相同的肿瘤，这个过程叫,转移,。原发部位的肿瘤叫,原发瘤,， 所形成的新肿瘤叫,继发瘤,或,转移瘤,。,转移是恶性肿瘤最本质的表现,。,良性肿瘤不转移,，,只有恶性肿瘤才发生转移,。,恶性肿瘤中,，,只有少数肿瘤不发生或很少发生转移,，,如皮肤的基底细胞癌,、,脑的恶性胶质细胞瘤,。,应当指出,，,浸润是转移的基础,。,（,1,）,.,淋巴道转移,淋巴道转移是癌转移的重要途径，少数肉瘤如滑膜肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤也可发生淋巴道转移。,淋巴道转移与淋巴引流的方向相同，但少数情况下也可发生跳跃转移或逆行转移,。,瘤细胞侵入淋巴管，随淋巴液进入局部淋巴结，先聚集在边缘窦，逐渐累及破坏整个淋巴结，并可进一步转移到下一站引流淋巴结，最终经胸导管进入体循环。,受累的淋巴结肿大、变硬、互相粘连成团，切面灰白而干,燥,。,（,2,） 血道转移,血道转移是肉瘤转移的重要途径，少数癌如肾细胞癌、肝细胞癌、肺癌以及其它癌的晚期也发生血道转移。,肝、肺,是两个血道转移的靶器官。,肿瘤侵入血管，随血流运行，到达远隔器官。肿瘤栓子进入门静脉引起肝转移；进入体静脉引起肺转移；进入肺静脉引起全身性转移；进入胸、腰、盆腔静脉，可通过吻合支，进入脊椎静脉丛引起脊椎、脑转移。,（,3,）种植性转移（,Seeding,）,体腔内器官的肿瘤累及到器官的表面时，瘤细胞可脱落并种植到体腔各器官的表面，形成种植性转移瘤。腹腔,(,peritoneal cavity,),、胸腔,(,pleural cavity,),最常受累，心包腔、蛛网膜下腔亦可受累。常在浆膜面形成多数转移结节，很少侵入器官的深层，并常伴,血性积液,，,积液内可查到肿瘤细胞。,三、侵袭和转移的机制,细胞外基质的浸润,血管扩散（,Vascular dissemination,）,肿瘤细胞的回家现象（,Homing,）,恶性肿瘤局部浸润机制,肿瘤细胞间粘附力减少,(detachment),粘附分子,癌细胞与基底膜紧密附着,(attachment),细胞外基质降解,(degradation),蛋白酶,癌细胞的移出,(migration),阿米巴运动,肿瘤细胞相互分离：,上皮粘连素表达下调，可降低细胞相互粘合的能力。另一些肿瘤由于连锁素基因的突变引起分离,与基质成分粘附：,肿瘤细胞与层粘连蛋白和纤维连接蛋白的连接对浸润和转移有关；,细胞外基质降解,：,在瘤细胞侵袭边缘蛋白酶和抗蛋白酶之间的平衡被打破，蛋白酶占优势。,肿瘤细胞的游走（移动、迁移）,：,癌细胞借助于自身的阿米巴运动通过溶解的基底膜的缺损处游出。,2,、血管播散,进入血液循环肿瘤细胞容易遭到宿主免疫防御系统的攻击和破坏。血小板与肿瘤细胞的聚集提高了肿瘤细胞的生存和植入能力。,粘附分子,CD44,高水平表达的肿瘤易发生血管外播散。,3,、,肿瘤细胞的,“,回家现象,”,肿瘤转移具有,器官选择性,。如前列腺癌首先转移到骨，支气管源性癌易侵犯肾上腺和脑，而神经母细胞瘤则转移到肝和骨。,Why?,1.,靶器官的血管内皮细胞表达与肿瘤细胞相结合的配体；,2.,某些靶器官可能释放化学趋化因子，募集肿瘤细胞到达靶器官的部位；如胰岛素样生长因子,I,和,II,；,3.,某些情况下，靶器官的组织结构或环境不适应种植的肿瘤细胞生长；,肿瘤转移的分子机制,肿瘤发生的分子基础是,癌基因、抑癌基因、凋亡基因,和,DNA,修复基因,的改变。,目前未发现单独的,“,转移基因,”,，对于编码上皮粘连素基因和组织金属蛋白酶的抑制剂基因是否应作为,“,转移抑制基因,”,还有争论。,在鼠的模型中，低转移潜能细胞株中,抑癌基因,nm23,表达高，而高转移能力细胞株则下降了,10,倍。在一组乳癌中，有三个或少于三个淋巴结转移的,nm23,表达高，而淋巴结广泛转移的,nm23,表达同样降低。,四、 癌变机制,多因素：物理、化学、生物、遗传、免疫；,多基因：癌基因、抑癌基因、凋亡基因、,调节,DNA,修复和微卫星稳定基因,多步骤：癌前期病变不典型增生原位,癌,-,长期过程；,一）、多步骤：,1,癌前期病变,-Precancerous lesions,）,是指一类具有,癌变潜能的良性病变,长期治疗不愈，可能癌变。,常见的癌前病变有家族性大肠腺瘤病、大肠腺瘤,(,特别是绒毛状腺瘤,),、胃、膀胱、外阴、喉的乳头状瘤、慢性萎缩性胃炎、溃疡性结肠炎、口腔及外阴的粘膜白斑、子宫颈糜烂、病毒性肝炎引起的肝硬化、纤维囊性乳腺病、皮肤慢性溃疡等。,2,不典型增生（,atypical hyperplasia,）,指上皮的异常增生。增生的细胞大小不一，形态不一，核深染，核分裂像增多，排列紊乱，具有异型性。异型增生又可分为轻度,(mild),、中度,(moderate),和重度,(severe),，重度异型增生接近原位癌。,3,、原位癌,是指癌细胞累及上皮全层，但尚未发生浸润，基底膜还完整的癌。这是最早期的癌，是完全可以治愈的。常见的有乳腺小叶原位癌、子宫颈原位癌、食管原位癌、乳腺导管内癌。,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变,4,、调节,DNA,修复和微卫星稳定基因,5,、端粒和端粒酶（,Telomere and telomerase,）,6,、,DNA,甲基化（,methylation,）,原癌基因（,Proto-oncogene,）,概念,：广泛存在于生物界各物种,DNA,内，对正常细胞的生长起着,正调控作用,的基因。,原癌基因被激活，转化为癌基因，细胞过度增生，形成肿瘤。,原癌基因的激活,point mutation,：点突变是指基因改变而导致单氨基酸的置换。,gene amplification,：原癌基因扩增导致表达蛋白的过量产生。,chromosomal rearrangement,：,染色体易位（,translocation),和倒转（,inversion),导致基因的重排，使原癌基因移到其它基因的启动子或增强子附近，造成原癌基因异常表达。,形成融合基因,原癌基因活化的结果：,1,、,Alteration of gene structure,产生功能异常的蛋白产物,2,、,Alterations of gene regulation,促进生长的原癌基因（正常基因）过表达或不恰当地表达,Point mutation,P53 point mutation: (missense and nonsense),Missense mutation: 175,213,245,248,249,273,282 (,不同功能的丢失,).,Nonsense:,碱基的置换提前产生终止密码子,形成截断的无功能蛋白,Point mutation,Ras (12 code) GCC(,甘）,GTC,（缬,),，,inactivation of GTPase, Ras is constitutively activated,Bile duct cancer,90%,Pancreatic cancer,90%,Uterus cancer,50%,Colon cancer,50%,Thyroid cancer,50%,lung-cancer,30%,Chromosomal translocation,Burkitt 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-2 to near IgH,Chronic myelogenous leukemia:t(9,22) translocation of c-abl to bcr (Philadelphia Chromosome).,Gene amplification,Double minute or homogeneous staining region,C-erbB-2 (breast carcinoma),N-myc (neuroblast tumor),PCR,Polymerase Chain Reaction,Applications,Detect gene mutations and deletions:,p53, ras,Detect 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 rearrangements,in vitro,PCR diagnosis: blood, feces, and urine,In-situ,Hybridization,Technique,In-situ,Hybridization,NMYC Duplication (Double minutes) in neuroblastoma,In-situ Hybridization,Mantle cell lymphoma t(11;14): BCL-1,11q13 detected by YAC 744e7 (Red),14q32 detected by PAC 998D24 (Green,),14,11,14,t(11;14),t(11;14),Normal Control,DHL-4 Cell Line,In-situ,Hybridization,Follicular lymphoma t(14;18),: BCL-2,Green: 14q32Red: 18q21,18,18,18,14,t,(14;,18),已知癌基因发挥的作用,1,、生长因子,2,、生长因子受体,3,、信号转导蛋白,4,、核调节蛋白,/,转录因子,5,、细胞周期调节因子,cyclin, cyclin-dependent kinase (CDK),Growth factor,protein,oncogene,overexpression,Relevant tumor,PDGF-,sis,overexpression,Astrocytoma,Osteosarcoma,EGF,int-2,hst,overexpression,stomach,bladder,Breast,Growth factor receptor,EGFR family,erbB1,erbB2,erbB3,overexpression,Amplification,overexpression,Squamous cell carcinoma of lung,Breast,ovary,stomach.,breast,CSFR-1,PDGFR,NGFR,HGFR,Fms,Kis,Trk,met,Point mutation,leukemia,tyrosine kinase activity,RTK,Ras, EGFR, PDGFR, FGFR, CSF-1R. TGF,-R,Point mutation,Lung,colon, pancreas,Non-RTK,Abl-bcr, fes/fps, scr, yes, fgr,translocation,CML,ALL,Transactivator,C-myc,translocation,Burkitts lymphoma,N-myc,amplification,Neuroblastoma,L-myc,amplification,SCLC,Jun, fos, myb, hif,癌基因蛋白发挥的作用,生长因子与细胞膜上特异受体的结合；,生长因子受体的暂时核有限性活化，激活胞浆内侧几个信号转导蛋白；,第二信使将信号从胞浆转导至细胞核；,核调节因子的诱导核活化，启动,DNA,转录；,细胞进入周期，最终导致细胞分裂；,Proteins Encoded by Cancer-related Genes,Receptor Types,G-protein Coupled Receptors (GPCR),Receptors with Tyrosine Kinase (RTK),-,Receptors with Ser/Thr kinase: TGF,b,-R,Cytokine Receptors,Cell Adhesion Receptors: integrins,Antigen Receptors,The G Protein Activation/Inactivation Cycle,Signaling Pathway of GPCR,Polypeptide,Growth Factor,Shc,Grb2,P,receptor,tyrosine,kinase,SOS,Ras,Raf,cytoplasm,MEK,ERK,Cell membrane,Non-receptor PTK family,Ras,Rho: Rho, Rac, cdc42,control of cytoskeletal, JNK, p38,Rab: 30 members,secretory, endocytic pathway,Ran: protein/RNA in/out nucleus,ARF (ADP ribosylation factor),vesicular trafficking,Ras superfamily of GTPase,Complexity of signaling events in cells,Multiple receptors converge on a single G-protein,one receptor couples to more than one G-protein,one G-protein links to more than one pathway,Measured cell functions,Complexity of Signaling Cascades,Receptor inputs,1. RNAi,2. Expression of suppressing and activating signaling constructs,3. Monitoring of internal signaling steps,4. Monitoring of cell functions,肿瘤抑制基因,抗癌基因,(antioncogene),，是一类对细胞生长起,负调节作用,的基因。,主要作用是抑制细胞的过度增殖。,丢失、灭活或突变时，往往会使细胞呈恶性生长。,常见肿瘤抑制基因,生长抑制因子 ：,BRCA-1,家族性乳腺癌,细胞粘合调节蛋白：,DDC,大肠癌,APC,家族性息肉病,信号传导调节因子：,NF1,神经纤维瘤病,细胞核转录和细胞,Rb,视网膜母细胞瘤,周期调节因子：,WT-1 Wilms,瘤,P53 Li-Fraumeni,综合征,基因,Rb,基因是首先从,Retinoblastoma (Rb),中发现的。,Rb,基因定位于,13q14,，编码分子量为,105KD,的核蛋白。调节细胞从,G0/G1,期进入,S,期。,其突变可导致视网膜母细胞瘤的发生，并与骨肉瘤、乳腺癌及肺小细胞癌的发生关系密切。,Kundson,二次突变说,一个细胞要发生两次突变才能变成肿瘤细胞,。,遗传性肿瘤的第一次突变发生在生殖细胞,，体细胞,只要再有一次突变,，,即可转变为恶性肿瘤细胞。,这种肿瘤可遗传，,常有家族史,，,年轻发病，呈多发性或双侧性。,散发性肿瘤，二次突变均需发生在同一个体细胞内，因而发病率低，常单发，发病较晚。,基因,NF1,基因定位于,基因产物直接抑制,P21,蛋白（,ras,）的活性,其变异导致神经纤维瘤病；,基因,APC,基因定位于,5q21-22,编码分子量为,300KD,的,APC,蛋白,该蛋白参与,细胞连接和信号传递,其变异可导致家族性结肠腺瘤性息肉病,4. p53,基因,p53,基因定位于,p53,蛋白抑制,ras,、,c-myc,等癌基因的转,化作用，调节,DNA,合成的启始很多人类,的实体癌均有,p53,基因的突变，约,70-,80%,的大肠癌有,p53,基因的突变,DNA repair genes,1,、,Mismatch repair system,错配修复系统,hereditary nonpolyposis colon cancer,（,HNPCC,）,congenital genetic defect in one allele,不能修复,DNA,复制错误,2,、,Excision repair system,切除修复系统,着色性干皮病（,Xeroderma pigmentosum),皮肤癌发病增加,不能修复 紫外线引起的胸腺嘧啶二聚体（,T-T,）,DNA,甲基化（,methylation,）,癌基因的低甲基化,肿瘤抑制基因的高甲基化,一、物理致癌因素,1.,电离辐射，包括,x,线、,射线和亚原子微粒,(,粒子、,粒子、质子和中子,),等均能诱发染色体断裂、移位、基因突变而增加肿瘤发病率。,2.,紫外线作用于,DNA,，引起嘧啶二聚体形成，长期过度照射与皮肤鳞癌、基底细胞癌、黑色素瘤有关。,3.,长期吸入石棉纤维粉尘，可引起肺癌、胸膜间皮瘤。,二、化学致癌因素,已知的致癌性化学物质,1000,多种。可分为两类：直接致癌物和间接致癌物。间接致癌物经代谢产生最终致癌物，通过亲电子基团与,DNA,共价结合，引起基因突变。,化学致癌的多步骤过程,部分间接致癌物需要不致癌的化,学物质协同作用。,大体上分为激发和促进两个阶段。,1.,激 发,(,Initiation,),即激发剂（致癌物）引起的不可逆的过程，细胞,DNA,受到损伤，成为潜在癌细胞。这些细胞在促进剂的进一步作用下，逐渐发展为癌细胞。,2,促 进 （,Promotion,),促进剂，如巴豆油、酚、激素、药物，本身无致癌性，并不损伤,DNA,，可能在细胞增殖分化的调控水平上发挥作用，改变了基因的表达方式。促癌是一种缓慢的,(10-20,年,),、非特异的、可逆的过程，因而减少环境中的促进剂，在癌的防预中很有意义。,三、生物致癌因素,肿瘤病毒,多瘤病毒、乳头瘤病毒、腺病毒、嗜肝病毒、疱疹病毒等可使动物发生肿瘤。目前与人类恶性肿瘤关系密切的主要有人类乳头瘤病、,EB,病毒、乙型肝炎病毒。,HPV,子宫颈和外阴鳞癌,E6,灭活,p53,蛋白,E7,灭活,Rb,蛋白,EBV,Burkitt,淋巴瘤 体内,B-cell,淋巴瘤 体外,Hodgkin,淋巴瘤,t(8,，,14),移位 激活,c-myc,基因,鼻咽癌,100%,含,EBV DNA,HBV,肝细胞癌 引起肝细胞增生,X-protein,激活原癌基因,灭活,P53,DNA,肿瘤病毒致癌的机制：,DNA,病毒感染细胞后出现两种后果：,(1),溶解性感染：病毒,DNA,未能被整合到宿主的基因组中，大量的病毒复制,最终使细胞死亡,(2),病毒基因整合到宿主的,DNA,：,DNA,病毒带有转化基因，使正常细胞转化为肿瘤细胞。,肿瘤病毒,人,T,细胞白血病病毒,(HTLV-1):,嗜,CD,4,T,细胞的逆转录病毒,Tax,基因产生,Tax,蛋白，激活,IL-2,GM-CSF,T,细胞多克隆增生 -,单克隆性肿瘤转化,1%的感染者发生,T,细胞白血病和淋巴瘤,3.,寄生虫,埃及血吸虫膀胱癌,日本血吸虫结肠癌,华支睾吸虫胆管细胞癌,四、遗传因素,遗传因素在人类肿瘤的发生中所起的作用，有以下几种情况：,1.,遗传因素起决定作用：,家族性腺瘤性息肉病、视网膜母细胞瘤、神经纤维瘤病、肾母细胞瘤、神经母细胞瘤等，以常染色体显性的方式进行遗传。这些遗传性肿瘤多由肿瘤抑制基因的缺失引起。,Adenomatous polyposis of colon,Neurofibromatosis,Retinoblastoma,家族性腺瘤性,息肉病,APC,突变,5q21-22,神经纤维瘤病,缺失,视网膜母细胞瘤,Rb,13q14,肾母细胞瘤,WT,11q,NF1,缺失,缺失,2.,遗传因素决定肿瘤的易感性,单基因常染色体隐性遗传综合征就属于这一类，患者常伴有某种免疫缺陷、染色体畸变或,DNA,修复功能缺陷。,Bloom,综合征 生长迟缓 皮肤癌,阳光过敏性皮疹 白血病,免疫功能紊乱,着色性干皮病 智力迟钝,皮肤雀斑样色素沉着 皮肤鳞癌,毛细血管扩张 基底细胞癌,Fanconi,综合征 发育障碍 白血病,全血细胞减少 骨髓瘤,毛细血管扩张 进行性小脑共济失调 白血病,性共济失调 皮肤毛细血管扩张 淋巴瘤,Xeroderma pigmentosum,3.,遗传因素和环境因素协同作用， 而环境因素又起主要作用,大多数恶性肿瘤是散发的,，,无家族史,，,可能患者的体质对致癌因子有易感性,，,因而发生了肿瘤,。,4,、免疫因素,1).,肿瘤的发生与机体的免疫状态密切相关,临床观察和动物实验均说明，恶性肿瘤的发生发展与机体的免疫状态密切相关。,儿童期免疫系统不成熟，老年人免疫功能 减退，这两个年龄组肿瘤的发病率均高于其他年龄组。,胸腺摘除动物和胸腺先天发育不良患者,由于细胞免疫缺陷,恶性肿瘤发病率升高。,原发性和继发性免疫缺陷患者，淋巴造血系统恶性肿瘤发病率上升。大剂量化疗、放疗、免疫抑制剂的使用，可能降低了机体的免疫监视功能，引起肿瘤发生。如艾滋病患者由于免疫缺陷，伴发,Kaposi,肉瘤和淋巴瘤很常见。,机体免疫功能增强，肿瘤可自行消退，如神经母细胞瘤、恶性黑色素瘤、绒毛膜上皮癌等均有少数自行消退的报告。,癌组织内及周围有大量淋巴细胞浸润的患者和引流淋巴结内大量窦组织细胞增生患者，预后较好。,2).,机体抗肿瘤的免疫效应,细胞免疫和体液免疫均参与抗肿瘤的免疫效应，但以细胞免疫为主。,体液免疫在破坏、溶解肿瘤细胞方面也有一定作用。,在肿瘤免疫中，主要有三种细胞起作用：,T,淋巴细胞：在肿瘤免疫中起主要作用，肿瘤抗原致敏的淋巴细胞，通过抗体依赖细胞毒的作用，杀伤肿瘤细胞。,NK,细胞：具有,Fc,受体的非,T,非,B,的一种特殊淋巴细胞系，此类淋巴细胞无需预先致敏即可杀伤肿瘤细胞。,巨噬细胞：通过致敏,T,淋巴细胞释放的细胞因子作用，运动到肿瘤周围杀伤肿瘤细胞。,运用,IL-2,在体外激活,NK,细胞后，再输回患者体内，肿瘤可发生部分或全部消退。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的