恶性肿瘤的发病机制

四、端粒、端粒酶和肿瘤

端粒（telomeres） 正常细胞分裂一定次数后就进入老化阶段，失去了分裂 的能力，而这种控制细胞DNA复制次数的DNA重复序列则 位于染色体末端，故称其为端粒。 细胞的生命计时器
端粒酶（telomerase） 端粒酶可使缩短的端粒得以恢复 绝大多数的恶性肿瘤细胞都含有较高的端粒酶活性，并 与其恶性程度有关。
一、原癌基因(proto- oncogene) 1976年对Rous肉瘤病毒的研究导致Src癌基因序列的发现，同 年，用Src基因序列为探针, 对正常小鸡细胞进行杂交试验， 发现正常细胞也有类似的基因
此后的研究发现，与Src类似的DNA序列不仅存在于正常小鸡 细胞内,而且广泛地存在于脊椎动物中，在正常的细胞中表达 。后来,发现在果蝇中,酵母细胞中也存在与脊椎动物癌基因 同源的DNA序列。这说明生物进化过程的保守性，因而认为这 些基因在八至十亿年前已有共同的祖先。
2.Wnt信号通路
Wnt 信号通路是一条在进化上保守的信号途径，在胚胎发育 和中枢神经系统的形成中起关键作用，可调控细胞的生长、 迁移和分化。目前研究表明，在乳腺癌、结直肠癌、胃癌、 肝癌、黑色素瘤及子宫内膜癌、卵巢癌中都存在Wnt 信号通 路异常
Wnt 信号通路主要分为3 种类型： (1) 经典的Wnt 信号途径:通过β2连环蛋白核易位，激活靶 基因的转录活性。 (2) 细胞平面极性途径:此途径涉及RhoA 蛋白和J un 激酶， 主要控制胚胎的发育时间和空间。在细胞水平上,此途径通过 重排细胞骨架来调控细胞极性。 (3) Wnt/Ca2 + 途径：此途径可诱导细胞内Ca2 + 浓度增加 并激活Ca2 +敏感的信号转导组分。
三、信号转导通路与肿瘤
• 细胞信号转导的存在及其过程是近年细胞生物学、 分子生物学和医学领域的研究热点之一。细胞信号 转导异常与肿瘤等多种疾病的发生、发展和预后直 接相关。
• 细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及 效应的全过程称为信号转导。信号转导是通过多种 分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的 信息传递到细胞内各种效应分子的过程。
1.Hedgehog信号通路
Hedgehog信号通路是近年来备受关注的一个调控胚胎发育的 信号转导途径，而且与人类肿瘤的发生与发展紧密相关。 Hedgehog 信号通路的异常激活可以导致多种肿瘤的形成， 如基底细胞癌、胰腺癌、前列腺癌、胃肠道恶性肿瘤等。 Hedgehog 信号通路主要由3 部分组成：Hh信号肽、跨膜受 体和下游转录因子。 在正常状态下，Hh 蛋白由其经过自我裂解产生的N末端裂解 物 与胆固醇或脂酰基结合，附着于细胞模表面。Hh信号通 路的激活是通过配体Hh 与跨膜蛋白Ptch结合，进而解除 Ptch 对另一跨膜蛋白Smo 的抑制作用，Smo再通过下游转录 因子Gli 来调控基因转录。Hedgehog 信号通路可能在部分 消化道肿瘤细胞中被活化。原发性肝癌中Hedgehog 信号转 导通路是活化的，并且环靶明有阻断Hedgehog 信号转导通 路的作用
第五章 恶性肿瘤的发病机制
宁夏医科大学临床学院肿瘤学系
李金平 副教授
2016年9月9日
化学因素 物理因素 生物因素
遗传素质 免疫状态 DNA损伤修复 致癌物代谢 DNA损伤 基因异常改变积累
机体
基因突变
正常细胞
恶性转化细胞
第一节 肿瘤发生的分子生物学研究
• 原癌基因的概念和癌基因的概念
• 抑癌基因 • 凋亡调控基因和DNA修复调节基因 • 端粒、端粒酶和肿瘤
1. 细胞免疫效应 1）T细胞 ① CD4+T细胞:
活化后分泌IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-γ和TNF细胞因子增强CTL 的功能，并可激活巨噬细胞或其它APC，从而参与抗肿瘤作用。 例如：IL-2为细胞毒性T淋巴细胞（CTL)活化所必需 IL-2和IFN-γ激活和增强CTL、NK细胞和单核细胞的杀瘤效应 IFN-γ促进肿瘤细胞表达主要组织相容性复合物1类分子（MHC-1) IL-2,4,5,6可促进B细胞活化、增殖和分化 CD4+CTL直接杀伤肿瘤细胞
P53突变或丢失--错误传代、积累 ——导致细胞转化
三、凋亡调节基因与DNA修复基因
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
凋亡调控基因 例 * bcl-2基因的过度表达与滤泡型淋巴瘤发生有关（ bcl-2蛋白抑制凋亡） * bax---促进细胞凋亡
DNA修复调节基因 * 着色性干皮病患者有遗传性DNA修复基因异常，易患皮 肤癌
3）巨噬细胞
①活化的巨噬细胞与瘤细胞结合，通过释放溶酶体酶，直接杀 伤肿瘤细胞。 ②处理和呈递肿瘤抗原，激活 T 细胞产生特异性的抗肿瘤免疫 应答杀伤肿瘤细胞。 ③通过特异性的抗体介导ADCC效应，杀伤瘤细胞 ④活化的巨噬细胞释放TNF能直接、间接地杀伤瘤细胞。
二．体液免疫效应
→激活补体→溶解瘤细胞 →激活NK、MΦ、中性粒细胞→ 通过FcR，而发挥ADCC效应， 杀伤瘤细胞 Ab+瘤细胞 →通过吞噬细胞，发挥调理作用， 增加对瘤细胞的吞噬 →通过改变瘤细胞的结构，而抑 制粘附，不利于瘤细胞的生长 和扩散。
二、肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene)
肿瘤抑制基因的产物限制细胞生长增殖，其功能丧失可导 致细胞转化 Rb基因 定位于13q14,其纯合型丢失见于所有的视网膜母细胞瘤 把正常的Rb基因引入视网膜母细胞瘤细胞中可逆转其肿瘤 特性。 Rb基因的丢失或失活见于视网膜母细胞瘤、膀胱癌、肺 癌、乳腺癌等
② CD8+ T细胞：
一是通过抗原受体识别肿瘤细胞上的特异性抗原，并在Th细胞的辅助 下活化，直接杀伤肿瘤细胞。 二是活化CTL可分泌细胞因子间接杀伤肿瘤细胞。
• Killing of tumor cells by CTL
Direct CTL attack
CTL
FasL
TCR
Perforin Granzyme B
生长因子 生长抑制因子 低磷酸化pRb p 转录因子E2F E2F位点 S期基因 转录阻断
cyclin / CDK
高磷酸化pRb p p
p
p
p
p p
转录因子E2F E2F位点 S期基因 转录激活
Rb蛋白在控制G1/S期转换中起重要作用
p53基因
当细胞DNA损伤时
P53活化--抑制增殖 促进修复 诱导凋亡 ——防止肿瘤发生
这个结论的得出是用肿瘤移植试验来证实的
前列腺特异性抗原（PSA)：正常前列腺上皮细胞 前列腺癌细胞
证实:
• 肿瘤特异性抗原的存在；
• 肿瘤抗原诱导的免疫应答具有抗肿瘤作用。
2）肿瘤相关抗原（Tumor associated antigen ，TAA）： 非肿瘤细胞所特有，正常细胞或其它瘤细胞表面也有，但在 细胞癌变时含量明显增加的抗原。 胚胎肝细胞 甲胎蛋白（AFP） + 畸胎瘤 + 肝癌 +++
遗传性肿瘤
1.视网膜母细胞瘤 （眼癌RB）
2.家族性结肠息肉（ FPC ）---遗传性癌前病变
I II III IV
1 1 2 2
1
2
3 3
4 4
5 5
1
2
3
3.I型神经纤维瘤（NF1）
4. Wilms瘤(肾母细胞瘤）
二、肿瘤免疫
（一）肿瘤抗原
• 肿瘤抗原是指细胞恶变过程中出现新抗原以及过 度表达的抗原物质的总称。
在Wnt 通路中任何一步发生障碍都可致癌。 1、组成Wnt 信号途径的蛋白、转录因子或基因被破坏或变 异导致该途径关闭或局部途径异常活跃； 2、过多的Wnt 信号使整个途径都异常活化，细胞进行不必 要的增殖； 3、没有Wnt信号时，细胞内其他的活动也会通过Wnt途径来 刺激或诱发细胞乃至机体不正常反应。
Fas (CD95)
Class I + Ag
TUMOUR CELL
③γδ+ T细胞 –多分布在全身各处上皮组织内 –不受经典MHC分子限制 –杀伤对NK细胞不敏感的靶细胞 –免疫监视功能的第一道防线
2）NK细胞
能直接非特异性地杀伤瘤细胞，抗瘤谱广，不需要抗原预先 致敏，不受MHC制约而先于CTL发挥作用，对白血病这类分散 的肿瘤效果最佳，对实体瘤作用效果差，在早期，瘤细胞少 时，效果好；反之，效果差，它的作用机制是： ① NKR+瘤细胞抗原→直接地杀伤瘤细胞 ② NK细胞释放的自然细胞杀伤因子，溶解瘤细胞 ③ FcγR+接合有IgG的瘤细胞→通过ADCC效应杀伤瘤细胞
第二节 肿瘤发生的内在因素及其作用机制
• 遗传因素
• 肿瘤免疫 • 细胞信号转导通路与肿瘤
一、遗传因素
肿瘤病因中遗传因素的证实：

肿瘤发病存在种族和群体差异 肿瘤发病具有家族聚集现象

肿瘤发病率的种族差异
新加坡的中国人 马 来 西 亚 人 印 度 人 鼻咽癌发病率的比例为13.3 : 3 : 0.4
• 肿瘤抗原能诱导机体产生抗肿瘤免疫应答，是肿 瘤免疫诊断和免疫防治的分子基础。
基因突变、重排
细胞癌变过程中不表达基因的激活
抗原合成过程的某些环节发生异常
1、
胚胎时期抗原的异常、异位表达
基因产物的过度表达
外源性基因的表达（病毒基因）
2、肿瘤抗原的分类
1 ）肿瘤特异性抗原（ Tumor specific antigen TSA）：只 存在于某种肿瘤细胞表面，而不存在于相应正常细胞或其它 瘤细胞表面的新抗原。 结肠癌 结肠粘膜 乳腺癌 结肠癌的TSA +++ -
（一）细胞内信号分子
• 小分子第二信使 ：cAMP 等 cGMP DAG IP3 PIP3 Ca2+
• 酶：蛋白激酶（丝/苏氨酸激酶，酪氨酸激酶） 催化第二 信使生成和转化的酶（腺苷酸环化酶，鸟苷酸环化酶，磷 脂酶C，磷脂酶D等） • 调节蛋白：G蛋白，衔接蛋白，支架蛋白
（二）受体介导的细胞内信号转导方式
• 细胞内受体通过分子迁移传送信号
• 细胞外受体介导的信号转导 离子通道受体将化学信号转化为电信号、G蛋白偶联受体 通过G蛋白和小分子信使介导信号转导、酶偶联受体主要 通过蛋白质修饰或互相作用传递信号
（三）与肿瘤发生相关的几条主要信号通路
* Hedgehog 信号通路
* Wnt 信号通路
* 酪氨酸激酶受体通路 * 转化生长因子-β通路 * 核因子-κB 信号通路 * 整合素转导通路
移居到美国的华人鼻咽癌的发病率＞美国白人，高34倍 黑人很少患母羊骨瘤、睾丸癌、皮肤癌； 日本妇女患乳腺癌＜白人，松果体瘤＞其它民族10多倍
1913年,Warthin报道的癌家族,又称G家族.
1.肿瘤发生率高；2.某种肿瘤发病率高； 3.肿瘤有多发性；4.发病年龄早； 5.符合常染色体显性遗传特点。
这些序列在正常细胞中以非激活的形式存在的癌基因称 为原癌基因，原癌基因编码的蛋白多为促进细胞生长和增
殖的蛋白。
Bishop JM 和Varmus HE 由于70年代发现原癌基因在正 常细胞的存在而获得1989年的诺贝尔奖。
细胞癌基因(cellular oncogene)
当原癌基因发生异常使细胞发生恶性转化时，这 些基因称为细胞癌基因
GDP
转录激活
Myc蛋白
MAP激酶通路
细胞周期进行
原癌基因激活方式

基因扩增（gene amplification) ---基因的拷贝数增加 染色体重排(chromosomal rearrangements) 包括易位（translocation）和倒转（inversion） * 易位使原癌基因被置于很强的启动子控制下而过度表 达 例：Burkitt淋巴瘤 c-myc的激活 * 易位致基因融合，产生具致癌能力的融合蛋白 例：慢性粒细胞白血病的费城染色体，形成Bcr-Abl 融合基因编码Bcr/Abl融合蛋白 启动子插入 使原癌基因过度表达，产生过量的结构正常并能促进 细胞生长的蛋白
肿瘤胚胎抗原：在正常情况下出现在发育中的胚胎组织而不 出现在成熟组织，但可出现在癌变组织中。胚胎期合成的正 常成份，出生后可逐渐消失，细胞癌变后可再度出现，它可 以存在于癌细胞的表面，也可从细胞表面脱落进入血液中， 成为分泌性抗原。 肿瘤分化抗原：肿瘤细胞具有与分化程度相关的某些抗原
（二）抗肿瘤的免疫效应机制
原癌基因转变为细胞癌基因的过程称为原癌基因
激活
原癌基因激活方式
点突变(point mutation)
例如T24人类膀胱癌细胞的研究显示
Ras基因(调控生长分化）
12 12
GGC
GTC
生长因子—受体 无活性Ras-GDP
甘氨酸
缬氨酸
（Ras肿瘤蛋白） 活化Ras-GTP
激活
GTP
X GTP
X