1、公卫病理,肿 瘤tumor neoplasm,巴氏,第十一节 肿瘤的病因学和发病学肿瘤发生的分子基础 环境致癌因素及致癌机制 影响肿瘤发生、发展的内在因素及其作用,获得恶性肿瘤生物学行为生长信号的自我满足失去对生长抑制信号的敏感性逃避凋亡DNA修复缺陷相对无限制的增值能力持续的血管生成侵袭和转移能力获得,肿瘤发生的分子基础,肿瘤的形成是细胞生长与增殖的调控严重中紊乱的结果。调控因子：生长因子、生长因子受体等,一、 细胞生长与增殖的调控,1.细胞生长与增殖的信号传导过程growth factor + receptor transducers trancription factors基因转录（调节
2、细胞周期的基因）,生长因子,生长因子受体,转导蛋白,转录因子,MAPK(mitogen activated protein kinase)丝裂原激活的蛋白激酶通路是调控细胞生长与分化的重要通路,MAPK(mitogen activated protein kinase)是调控细胞生长与分化的重要通路 连接 连接,丝氨酸苏氨酸激酶,Ras结合GTP时活化，并且有GTPase的活性，随后成无活性的状态活化的 Ras使MAPK活化。Raf的蛋白：丝氨酸 苏氨酸激酶 ，激活MEK，最后使 c-jun,c-fos,c-myc激活，促使细胞周期基因的转录连接,2.细胞周期的调控,细胞周期受cyclin（周
3、期素）和cyclin cyclin-dependent kinase,CDK（周期素依赖性激酶）复合物的推动，在细胞周期的不同时期出现不同类型的cyclin周期素,cyclin cyclin-dependent kinase复合 物，CDK活化CDK使一些蛋白磷酸化CDKI（周期素依赖性激酶抑制物）： p16 p21 p27,c-jun,c-fos,c-myc是转录因子，促进细胞周期基因的转录如cyclin D，cyclin E，由于cyclin D表达增加，激活CDK4（细胞周期依赖蛋白激酶）,cyclin D表达增加，激活CDK4（细胞周期依赖蛋白激酶）可以从ATP上获取磷酸基因，转移到细
4、胞周期的主要制动分子RB上，RB进入高磷酸化，失去了制动功能，RB失活，释放大量转录因子（如E2F），产生多种细胞周期运行需要的蛋白质，产生 G1S过渡。E2F cyclin E连接,二、肿瘤发生的分子机制,（一）癌基因（oncogene） 具有潜在的能够引起细胞转化能力的基因。(由原癌基因活化产生),1. 原癌基因、癌基因癌基因首先是在逆转录病毒（属RNA病毒）中发现，某些RNA病毒能在动物迅速诱发肿瘤并能在体外转化细胞，其含有能够转化细胞的RNA片断称之为病毒癌基因（ viral oncogene,V-onc）,后来在正常细胞的DNA中也发现存在于与病毒癌基因几乎完全相同的DNA序列，称为
5、细胞癌基因（cellular oncogene C-onc）。由于细胞癌基因在正常细胞中以非激活的形式存在，故又称为原癌基因。,（1）细胞原癌基因是正常细胞增殖的正信号,细胞原癌基因编码的旦白大多数是对正常细胞生长十分重要的细胞生长因子和生长因子受体，如血小板源性生长因子PDGF，纤维母细胞生长因子（FGF），表皮细胞生长因子受体EGFR，重要的信号转导蛋白质（如酪AA激E，以及丝AA苏AA激E）以及核调节蛋白质。,（2）原癌基因是一种显性基因.两个等位基因中一个发生变化可以使细胞转 化。目前有50个显性癌基因被鉴定。,（3）引起原癌基因激活方式, 点突变（point mutation）碱基在
6、DNA链上的置换，如ras的第1外显子的第12号密码 从GGC变为GTC，相应编码的AA从甘AA变为颉AA，转录异常蛋白(ras 突变体)。连接,染色体易位 （chromosal translocation）如伯基特淋巴瘤t（8；14）使C-myc基因和IgH基因拼接，造成C-myc基因的过度表达。慢性粒细胞白血病t（9；22），ab1和bcr融合.,基因扩增（gene amplification）神经母细胞瘤N-myc原癌基因可复制成多达几百个拷贝(overexpression),(4)原癌基因激活结果,生长因子增加； 生长因子受体增加； 产生突变的信号转导蛋白； 产生与DNA结合的转录因子
7、，上述可导致细胞增殖和分化异常。 幻灯片 6,表 主要的癌基因，其活化方式和相关的人类肿瘤分类 原癌基因 活化机制 相关人类肿瘤生长因子 PDGF-链 sis 过度表达 星形细胞瘤，骨肉瘤纤维母细胞生长因子hst-1 过度表达 胃癌int-2 扩增 膀胱癌，乳腺癌，黑色素瘤 生长因子受体 EGF受体家族 erb-B1 过度表达 肺鳞癌erb-B2 扩增 乳腺，卵巢，肺和胃癌erb-B3 过度表达 乳腺癌集落刺激因子-1受体 fms 点突变 白血病ret 点突变 多发性内分泌肿瘤2A和B家族性甲状腺髓样癌重排 自发性甲状腺乳头状癌,表 主要的癌基因，其活化方式和相关的人类肿瘤分类 原癌基因 活化
8、机制 相关人类肿瘤信号转导蛋白 GTP结合蛋白 ras 点突变 肺，结肠，胰腺癌，多种白血病 酪氨酸激酶 abl 易位 慢性粒细胞白血病，急性淋巴细胞白血病 核调节蛋白 转录活化因子 myc 易位 伯基特淋巴瘤N-myc 扩增 神经母细胞瘤，小细胞肺癌L-myc 扩增 小细胞肺癌 细胞周期调节蛋白 周期素 cyclin D易位 套细胞淋巴瘤扩增 乳腺，肝，食道癌周期素依赖激酶 CDK4 扩增 胶质母细胞瘤，或点突变 黑色素瘤，肉瘤,（二）抑癌基因,与原癌基因编码的蛋白质促进细胞生长相反，在正常情况下存在于细胞内的另一类基因肿瘤抑制基因的产物能抑制细胞的生长。其功能的丧失则可能促进细胞的肿瘤性转
9、化。与原癌基因的激活不同的是，肿瘤抑制基因的失活多数是通过等位基因的两次突变或缺失（纯合子）的方式实现的。,抑癌基因是正常细胞增殖的负信号抑癌基因是隐性基因，必须是一对等位基因缺失或突变才能使细胞转化。目前发现的抑癌基因有30多种。,APC，结肠腺瘤性息肉基因（抑制信号转导） DCC，结肠癌丢失基因 WT-1，Wilm瘤-1（核转录） P16基因 RB，视网膜母细胞瘤基因（细胞周期）,1Rb基因（视网膜母细胞瘤基因） Rb基因定位于染色体13q14，编码一种分子量为105KD的核磷蛋白（pRb）。pRb在细胞核中以活化的低磷酸化和失活的高磷酸化的形式存在。,活化的Rb蛋白对于细胞从0/1期进入
10、期有抑制作用。当细胞受到刺激开始分裂时，Rb蛋白高磷酸化失活，使细胞进入期。当细胞分裂成两个子细胞时，失活的（高磷酸化的）Rb蛋白通过低磷酸化再生使得子细胞处于1期或0期的静止状态。幻灯片 12,Rb蛋白功能丧失的结果是E2F的转录活性处于无控状态。 家族性视网膜母细胞瘤患儿所有的体细胞都继承了一个有缺陷的基因拷贝(copy)，另一个正常的基因copy再突变失活。一些DNA病毒产生的癌蛋白也是通过与RB蛋白结合抑制其功能而致肿瘤的,2p53基因 p53基因定位于染色体17p13.1。编码分子量为53kd的正常p53蛋白（野生型）。正常的p53蛋白在DNA损伤或缺氧时活化，细胞在G1期出现生长停
11、滞，进行DNA修复。如修复成功，细胞进入S期；如修复失败，则通过活化bax基因使细胞进入凋亡。以保证基因组的遗传稳定。因此，正常的p53蛋白又被称为“分子警察”（molecular policeman）。,遗传性一个p53基因突变的病人，为Li-Fraumeni综合征，50岁时发生二次突变产生恶性肿瘤可能性高于p53基因正常人群的25倍，主要发生肉瘤、乳腺癌、白血病,（三）凋亡调节和DNA修复调节基因,凋亡调节基因：bcl-2蛋白 抑制凋亡bax蛋白 促进凋亡正常时bcl-2和bax在细胞内保持平衡如bcl-2蛋白增多，细胞则长寿不死；如bax蛋白增多，细胞则进入凋亡。野生型的p53蛋白可以诱
12、导bax的合成，而促使DNA受损的细胞进入凋亡。,在85的滤泡型恶性淋巴瘤，存在t（14;18）。这一染色体易位使位于14号染色体长臂的免疫球蛋白重链基因和位于18号染色体的bcl-2基因的转录活性位点拼接，造成bcl-2基因的过度表达，使B淋巴细胞免予凋亡而长期存活，并可能附加其他基因的突变而发展成淋巴瘤。,逃避凋亡,（四）DNA修复基因,轻微的DNA损害，正常细胞内的DNA修复机制可以及时的修复。一些有遗传性DNA修复调节基因有突变或缺失的人中，肿瘤的发病率极高。,例如在遗传性非息肉性结、直肠癌综合征，病人的DNA错配修复基因发生缺失。一段单链DNA在复制时，碱基的错配，如正确的A与T配对
13、为成G与T配对，通常由DNA错配修复基因更正。而在上述病人错配不能更正而可积累起来，造成原癌基因或者肿瘤抑制基因的突变，形成结肠癌。,（五）端粒（telomeres）和肿瘤,端粒：控制细胞的复制次数的位于染色体末端的DNA重复序列。细胞的生命计时器（life timer of the cell）。正常细胞分裂一定次数后就进入老化阶段，失去了复制的能力。现在已知，细胞的复制次数是由一种位于染色体末端的叫做端粒(telomeres)的DNA重复序列控制的。细胞复制一次，其端粒就缩短一点，细胞复制一定次数后，端粒缩短使得染色体相互融合，导致细胞死亡。,生殖细胞 有端粒酶 自我复制能力强 体细胞 无端
14、粒酶 复制大约50次 肿瘤细胞 端粒酶活性高 能够几乎无限制的复制因此，端粒的缩短也可以看成是一种肿瘤抑制机制。对于肿瘤细胞的端粒酶抑制的研究可能为肿瘤的治疗开辟一个新的领域。,三、多步癌变的分子基础,恶性肿瘤的发生是一个长期的多因素形成的分阶段的过程单个的基因改变不能造成细胞的完全的恶性转化，而需要多基因的改变，包括几个癌基因的激活，两个或更多肿瘤抑制基因的失活，以及凋亡调节和DNA修复基因的改变。以结肠癌的发生为例，在从结肠上皮过度增生到结肠癌的演进过程中，关键性的步骤是癌基因的突变和肿瘤抑制基因的失活。,总结,肿瘤从本质上来说是基因病。各种环境的和遗传的致癌因素可能以协同或贯序的方式引起
15、细胞非致死性的DNA损害，从而激活原癌基因或（和）灭活肿瘤抑制基因，加上凋亡调节基因和（或）DNA修复基因的改变，使细胞发生转化。被转化的细胞可先呈多克隆性的增生，经过一个漫长的多阶段的演进过程，其中一个克隆相对无限制的扩增，通过附加突变，选择性地形成具有不同特点的亚克隆（异质化），从而获得浸润和转移的能力,环境致癌因素及致癌机制,一、化学致癌,直接作用的化学致癌物，如烷化剂间接作用的化学致癌物或前致癌物所有的化学致癌物具有亲电子结构的基团。如环氧化物，硫酸酯基团等。它们能与细胞大分子的亲核基团（如DNA分子中的鸟嘌呤的N-7、C-8，腺嘌呤的N-1、N-3，胞嘧啶的N-3等）共价结合，形成加
16、合物，导致DNA的突变。化学致癌物大多数是致突变剂（mutagens）,某些化学致癌物的致癌性可由于其它本身无致癌性的物质的协同作用而增大。这种增加致癌效应的物质叫做促癌物（promoter），如巴豆油、激素、酚和某些药物。致癌物引发的初始变化称为激发作用（initiation），而促癌物的协同作用称为促进作用（promotion）。,1间接作用的化学致癌物多环芳烃：3,4-苯并芘是煤焦油的主要致癌成分，可由有机物的燃烧产生。它存在于工厂排出的煤烟和烟草点燃后的烟雾中。近几十年来肺癌的发生率日益增加，与吸烟和工业城市严重的大气污染有密切关系.,芳香胺类与氨基偶氮染料：氨基偶氮染料（奶油黄、猩红
17、）；芳香胺类（印染厂和橡胶工人）：在肝中形成羟胺衍生物，再与葡萄糖醛酸结合，在膀胱中代谢水解出活性羟胺,亚硝胺类：动物中诱发各种肿瘤，人：胃癌胃酸使亚硝酸盐与食物中胺类合成亚硝胺。体内羟化而活化。河南林县食道癌与食物中的亚硝胺有关。 真菌毒素：黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1）结构属异环芳烃，在肝中经细胞混合功能氧化酶氧化成环氧化物而活化。（P53）我国肝癌高发地区： 黄曲霉毒素B1与HBV感染,2直接作用的化学致癌物 烷化剂与酰化剂：氮芥、苯丁酸氮芥、亚硝基脲等。化疗后相当长的时间后诱发第二种肿瘤（卵巢癌化疗后白血病）其它直接致癌物：如镍、铬、镉、铍等（与DNA反应）氯乙烯致人肝血管
18、肉瘤，苯致白血病,按对人和动物致癌作用分类 (IARC)对人类是致癌物，87种对人很有可能致癌或可能致癌，又分为两组：2A：对人很有可能致癌物，63种2B：对人可能致癌物，234种 对人的致癌性尚无法分类，即可疑致癌物，493种 对人可能是非致癌物，1种,(二）物理性致癌因素,已证实的物理性致癌因素主要是离子辐射，包括射线、射线、亚原子微粒（粒子、质子、中子或粒子）的辐射以及紫外线照射。辐射能使染色体断裂、易位和发生点突变，因而激活癌基因或者灭活肿瘤抑制基因。先天性DNA修复酶缺乏着色性干皮病（xeroderma pigmentosum），易患皮肤癌日本二战后（4-8年）慢性粒细胞性白血病、甲
19、状腺癌、乳腺癌增加,（三）病毒和细菌致癌,1. RNA致瘤病毒 机制：遗传物质整合到宿主的DNA中。 急性转化病毒：有病毒癌基因，使细胞转化慢性转化病毒：不含癌基因，但有促进基因转录的启动子，逆转录后的DNA片段插入到宿主原癌基因附近，引起正常或突变的原癌基因过度表达，使细胞转化,举例：人类细胞白血病/淋巴瘤病毒 1（日本地区） （human T-cell leukemia/lymphoma virus I，HTLV-1）与AIDS病毒一样，转化CD4+ 的T细胞通过性交、血液制品、哺乳传播，受染人群1%白血病tax基因有关。其产物激活T细胞增生基因的转录。,2DNA致瘤病毒 DNA病毒致癌的
20、机制 如病毒DNA未能被整合到宿主的基因组中，病毒复制，大量的病毒复制最终使细胞死亡，不会致癌； 要引起细胞的转化，病毒基因必需整合到宿主的DNA中并且作为细胞的基因加以表达。,病毒不能复制，宿主处于潜伏状态,与人类肿瘤发生密切有关的DNA病毒有,人类乳头状瘤病毒 （human papilloma virus，HPV）：与人类上皮性肿瘤，主要是与子宫颈和肛门生殖器区域的鳞状细胞癌有密切关系。在约85%的宫颈癌以及其前期病变（重度不典型增生和原位癌）病例中发现HPV的16、18型的DNA序列。HPV的16、18型的E6和E7蛋白与P53和Rb结合,Epstein-Barr病毒（EBV）,EB病毒
21、是一种疱疹病毒，有关的人类肿瘤有伯基特淋巴瘤、鼻咽癌、某些霍奇金淋巴瘤和免疫抑制病人（如HIV感染或者器官移植后）发生的B细胞淋巴瘤。EB病毒感染人类口咽上皮和B细胞。在B细胞内EBV潜伏感染。潜伏膜蛋白基因LMP-1导入宿主DNA中，潜伏膜蛋白上调bcl-2而使受感染的细胞不凋亡。同时使细胞增生。,乙型肝炎病毒（hepatitis virus B，HBV）慢性HBV感染与肝细胞性肝癌有密切的关系（未感染的200倍）肝细胞再生HBx蛋白；激活生长促进基因，与p53结合肝细胞再生：容易发生自发性突变或其它致癌因素所致突变,3幽门螺杆菌 （Helicobacter pylori） 幽门螺杆菌性慢性
22、胃炎与胃低度恶性B细胞性淋巴瘤的发生有关绝大多数的胃淋巴瘤伴有幽门螺杆菌的感染，胃淋巴瘤抗菌素治疗对部分胃淋巴瘤病人有效机制：幽门螺杆菌感染T细胞增生T细胞分泌淋巴因子多克隆性的B细胞增生单克隆性增生,影响肿瘤发生、发展的内在因素及其作用,一、遗传因素,1.呈常染色体显性遗传的肿瘤 （autosomal dominant） 家族性视网膜母细胞瘤 (Retinoblastoma)家族性腺瘤性息肉病神经纤维瘤病I和II型单基因遗传，有明显的家族史肿瘤抑制基因有突变或缺失（Rb,APC,NF-I）,2.呈常染色体隐性遗传的遗传综合征（autosomal recessive） 患Bloom综合征（先天
23、性毛细血管扩张性红斑及生长发育障碍）时易发生白血病及其他恶性肿瘤，毛细血管扩张性共济失调患者多发生白血病和淋巴瘤，着色性干皮病患皮肤癌DNA修复基因异常,3.遗传因素与环境因素在肿瘤发生中起协同作用，而环境因素更为重要,真正直接遗传的只是少数不常见的肿瘤。遗传因素在大多数肿瘤发生中的作用是对致癌因子的易感性,二、肿瘤免疫,恶性转化是由于遗传基因的改变引起的。有些异常基因表达的蛋白可以引起免疫系统的反应，从而使机体能消灭这些“非己”的转化细胞。如果没有这种免疫监视机制，肿瘤的发生要比实际上出现的多得多。在此，CD8+的细胞毒性T细胞扮演最重要的角色。,1肿瘤抗原 只存在于肿瘤细胞而不存在于正常细
24、胞的肿瘤特异性抗原；肿瘤特异性抗原是个体独特的，即不同个体中的同一种致癌物诱发的同一组织学类型的肿瘤有不同的特异性抗原。其原因为:癌变时基因突变的随机性引起产生的异常蛋白的氨基酸序列的变化不定。,存在于肿瘤细胞和某些正常细胞的肿瘤相关抗原。肿瘤胚胎抗原 AFP CEA（结肠癌）肿瘤分化抗原 PSA（前列腺特异抗原） 酪氨酸酶（黑色素细胞和黑色素瘤）肿瘤相关抗原在有关肿瘤的诊断和病情监测上是有用的标记,2抗肿瘤的免疫效应机制 细胞免疫为主，体液免疫为辅。 细胞免疫的效应细胞： 细胞毒性淋巴细胞（cytotoxic T-lymphocyte，CTL）、 自然杀伤细胞（nature killing
25、cell，NK） 巨噬细胞。,肿瘤的细胞免疫,3免疫监视 免疫监视机制在抗肿瘤中的作用的最有力的证据，是在免疫缺陷病患者和接受免疫抑制治疗的病人中恶性肿瘤的发病率明显增加。（5%）有些肿瘤，如神经母细胞瘤、恶性黑色素瘤和绒毛膜上皮癌等肿瘤患者，由于机体免疫功能增高可发生自发消退。,但是大多数肿瘤发生在免疫机能正常的人群，即逃脱了免疫监视。较强抗原的亚克隆被消灭肿瘤表面的MHC减少缺乏协同因子肿瘤产物抑制免疫T细胞凋亡,小结：,肿瘤从遗传学的角度上来说是一种基因病 肿瘤的形成是瘤细胞单克隆性的扩增的结果 环境的和遗传的致癌因素引起的DNA改变的主要靶基因是原癌基因和肿瘤抑制基因。转化原癌基因的激活和（或）肿瘤抑制基因的失活可导致细胞的恶性 肿瘤的发生不只是单个基因突变的结果，而是一个长期的分阶段的多种基因突变积累的过程 机体的免疫监视体系在防止肿瘤发生上起重要作用,
