A肿瘤分子病理学.doc

一：肿瘤分子病理学肿瘤发病的相关因素 内源性因素：机体的免疫状态、遗传素质、激素水平及DNA损伤修复能力 外源性因素：与自然环境和生活条件密切相关，包括化学因素、物理因素及感染因素等三大类基因与肿瘤形成有关 癌基因 oncogene 抑癌基因 suppressor gene DNA修复基因 DNA repair gene原癌基因、癌基因与抑癌基因:是指一组对细胞生长、分化或恶变等细胞增生动力学具有正负调节功能的基因群 . 原癌基因：指存在于正常细胞内，编码促进细胞生长物质的基因序列，是正常细胞基因组中不可缺少的一部分，与恶性肿瘤并无必然的联系癌基因：由原癌基因衍生而来的具有转化细胞能力的基因，是细胞中发生变异的一类基因 癌基因过度表达：是指癌基因编码的mRNA的数量增加癌基因产物过度表达：是指癌基因编码的蛋白质即癌蛋白的表达量过度增加癌基因扩增：是指与原癌基因结构相同的基因拷贝数复制增多癌基因扩增、癌基因过表达和癌基因产物过表达是表述癌基因在DNA、mRNA及蛋白质三个水平上改变的用语癌基因活化方式点突变(pointmutation)u 导致癌基因活化的主要方式u 是指原癌基因编码顺序的特定位置上某一个核苷酸发生了改变，使其表达的蛋白质上相应的一个氨基酸也发生变化u 结果：改变蛋白质的关键功能使细胞生长异常或发生癌变。癌基因活化方式基因扩增(amplification)u 指原癌基因通过某些机理在原来染色体上复制形成多个拷贝u 原因：由于基因DNA过度复制所致。超过正常原癌基因拷贝数的增加会导致癌蛋白量的增多，从而导致正常细胞功能的紊乱u 基因扩增程度与肿瘤恶性程度有关，基因大量扩增的患者生存期缩短，容易发生肿瘤转移 癌基因活化方式癌基因甲基化改变 u DNA甲基化状态的改变可导致基因结构和功能的异常，是细胞癌变过程中重要的一步u 癌基因(H-Ras、C-Myc)低甲基化和抑癌基因(Rb、p16)的高甲基化改变是细胞癌变的一个重要特征u 癌基因DNA甲基化水平愈低，其肿瘤浸润能力愈强，临床分期也愈晚。反之，抑癌基因甲基化水平越高，组织越易发生癌变癌基因活化方式-基因过量表达u 基因表达包括基因的转录与翻译及其调控,基因的转录在细胞核内进行（DNAmRNA），翻译在细胞浆内进行（mRNA蛋白质）u 约15%人类基因可以进行表达，基因表达水平的改变是细胞癌变的早期事件 抑癌基因：正常情况下存在于细胞内的调控细胞增生、分化另一类基因，抑癌基因的产物能抑制细胞生长促使其分化成熟 .u 抑癌基因的失活可以引起细胞的转化和癌变 u 失活的方式：染色体缺失、点突变和甲基化 确定抑癌基因必须具备3个条件u 该基因在恶性肿瘤相应的正常组织中有正常表达u 该基因在肿瘤细胞中有结构改变和(或)功能丧失，或表达缺陷u 该基因导入缺失此基因的肿瘤细胞，可部分或全部抑制其恶性表型抑癌基因抑癌功能 抑癌基因抑癌机制 1)抑制细胞增殖 1)调节细胞周期 2)促进细胞分化 2)维持细胞膜表面结构 3)稳定染色体 3)调节细胞内信号传导 4)抑制与细胞增殖有关基因的表达 5)灭活病毒癌蛋白 6)促进细胞凋亡 肿瘤浸润和转移的基本过程u 多阶梯瀑布过程1）早期原发瘤生长2）肿瘤血管形成 3）肿瘤细胞脱落并侵入基质 4）进入脉管系统 5）癌栓形成 6）继发组织器官定位生长 7）转移瘤继续扩散 肿瘤细胞的侵袭肿瘤侵袭的概念:肿瘤侵袭(invasion)即指恶性肿瘤细胞离开原发肿瘤向周围组织进攻，其标志是肿瘤细胞突破基底膜广义来说，肿瘤细胞侵袭作用也表现为对淋巴管、血管等屏障的攻击肿瘤侵袭是肿瘤细胞、周围间质相互作用和机体整体调节的结果，是肿瘤播散的第一步肿瘤细胞的侵袭 与肿瘤细胞侵袭有关的因素一、 肿瘤细胞的增生1）肿瘤细胞失去了生长繁殖的反馈抑制肿瘤组织包括：增殖细胞群、暂时不增殖细胞群 、失去增殖能力的细胞群 2）肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制 二、肿瘤细胞的分离 与同质型粘附(指瘤细胞之间的粘附作用)降低有关 1）糖蛋白在细胞恶变过程中发生糖基化，影响细胞间的识别、联系和粘附力2）肿瘤细胞表面负电荷密度增高与钙离子结合能力差及钙离子浓度降低 3）上皮性肿瘤的细胞桥粒发育不全 4）上皮型钙粘蛋白(E-cadherin)的表达降低，明显影响肿瘤细胞间的同质型粘附。连环蛋白(catenin)发生基因突变也会导致细胞分离 三、肿瘤细胞的运动 1）肿瘤细胞的移动性与某些癌基因有关 2）粘附分子作用3）肿瘤细胞以及正常细胞产生的趋化因子可以直接刺激肿瘤细胞运动。包括胶原蛋白分解片段、补体以及基质成分（层连蛋白LN、纤维连接蛋白FN、型胶原）4）自泌运动因子(autocrine motility factor，AMF)移动刺激因子(migration stimulating factor，MSF)分散因子(scatter factor，SF) 生长因子（growth factor,GF）四、 间质的作用 间质包括纤维结缔组织、血管和细胞外基质 基质由胶原、糖蛋白(包括LN、FN)、蛋白多糖等组成 肿瘤细胞能产生多种分解酶，降解基质和纤维，促使肿瘤细胞向周围组织侵袭 肿瘤细胞的侵袭与异质型粘附力增加 (肿瘤细胞与宿主基质和宿主细胞的粘附)有关 肿瘤细胞的侵袭肿瘤细胞侵袭力 u 基底膜的抵抗作用 基底膜的主要成分包括型胶原、LN、硫酸乙酰肝素、 硫酸软骨素等 基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs) 可溶解型胶原u 癌细胞和肉瘤细胞侵袭特性肿瘤的局部浸润 肿瘤浸润的概念 u 某些物质或细胞在质或量方面异常地分布于组织间隙的现象称为浸润(infiltration)u 肿瘤浸润构成肿瘤在局部的蔓延，既是肿瘤侵袭的结果，也是肿瘤转移的前奏肿瘤的局部浸润 间质对肿瘤浸润的作用 u 肿瘤细胞产生的酶 活化生长因子 刺激肿瘤细胞运动 降低粘附性 促进血管生成 u 基质成分的作用 LN 介导肿瘤细胞与基底膜型胶原粘连，促进肿瘤细胞的移动 FN 水平的降低可促使肿瘤细胞的浸润和转移 肿瘤的局部浸润 肿瘤浸润的类型 u 组织浸润：直接蔓延 u 淋巴管渗透：肿瘤细胞侵入局部淋巴管，沿淋巴管连续生长蔓延 ，进而导致肿瘤的淋巴道转移 u 血管渗透：肿瘤细胞侵入局部毛细血管或小静脉后沿血管管壁生长蔓延，可形成瘤栓，瘤栓脱落可导致肿瘤的血道转移 u 浆膜和粘膜面蔓延：肿瘤细胞可通过浆膜或粘膜下间隙在浆膜或粘膜面生长 肿瘤转移 肿瘤转移的概念 u 肿瘤转移(metastasis):恶性肿瘤细胞脱离原发部位，通过各种渠道的转运，到不连续的组织继续增殖生长，形成同样性质肿瘤的过程，新形成的肿瘤为“继发瘤”或“转移瘤” u 肿瘤转移的3个主要环节：脱离、转运和生长肿瘤转移 影响肿瘤转移的因素 u 1高转移肿瘤细胞株的存在 肿瘤异质性(heterogeneity)：同一瘤体内存在不同潜能的瘤细胞亚群。原因是肿瘤单克隆性生长过程中，可能有附加基因突变作用于不同的瘤细胞，使瘤细胞亚克隆获得不同的特性。肿瘤转移过程可以认为是具有高转移潜能的肿瘤细胞亚系的选择过程 u 2肿瘤细胞粘附性 肿瘤细胞自身之间的粘附 肿瘤细胞与血小板的粘附 肿瘤细胞与所接触的毛细血管内皮细胞 肿瘤细胞与内皮下基底膜的粘附 肿瘤细胞与血管外器官实质细胞的粘附 3粘附分子种类和作用 是一类介导细胞间粘附和具有传递信息作用的糖蛋白物质结构细胞外区：配体结合部位，介导了细胞与细胞间、细胞与细胞间质之间的粘着 跨膜区细胞内区：通过一些连接蛋白与细胞的骨架蛋白相结合，从而调节骨架蛋白结构和功能的改变，引起细胞的变形和运动 1）钙离子依赖型蛋白家族(cadherinfamily，CF)又称钙粘蛋白、钙连接素,家族成员：E-、P-、N- 钙粘蛋白的配体即其自身,介导同种细胞间的粘附反应 结构：细胞外区有4个结合Ca2+的重复结构区细胞内段可通过粘着斑蛋白与胞内骨架相联结，在组成和维持组织结构中起着关键作用 2）整合蛋白家族(integrinfamily，IF) 参与细胞与细胞外基质以及细胞间粘附和信息传递 整合素的配体有两类：一类存在于细胞外基质：层粘蛋白LN、纤维连接蛋白FN、 胶原蛋白一类属免疫球蛋白家族的膜蛋白：ICAMl、ICAM2、VCAM 3）免疫球蛋白超家族（immunoglobulin super family，IgSF） a 细胞间粘附分子-1，-2，-3 (intercellular adhesion molecule-1，-2，-3，ICAM-1，ICAM-2，ICAM-3) b 血管细胞粘附分子(vascular cell adhesion molecule， VCAM)c 杀伤性T细胞相关抗原-4(CTLA-4)d 神经细胞粘附分子(NCAM)e 血小板内皮细胞粘附分子-1(PECAM-1)f 癌胚抗原(CEA)、结肠癌缺失基因（DCC） 免疫球蛋白超家族（immunoglobulin super family，IgSF） 参与介导Ca2+非依赖性同种和异种细胞之间的粘附反应 CEA是结肠粘膜细胞表面的糖蛋白分子，血清中CEA水平的升高，往往预示肿瘤的复发和转移 血清中存在可溶性免疫球蛋白粘附分子（ICAM-1、VCAM）它们在血清中浓度的升高，与肿瘤的发生或转移有关 4)选择蛋白家族(selectin family，SF) 分类：L-选择素，亦称淋巴细胞归巢受体，存在于白细胞表面，参与白细胞与其他细胞表面糖分子的结合P-选择素，亦称血小板活化依赖性颗粒表面膜蛋白，主要参与肿瘤细胞与血小板的粘附结合E-选择素，亦称内皮细胞-白细胞粘附分子，参与内皮细胞与白细胞结合和肿瘤细胞与内皮细胞结合 选择蛋白家族(selectin family，SF) 参与细胞间选择性识别、粘附，并在淋巴细胞“归巢”、白细胞移动、肿瘤浸润转移及血栓形成等方面起关键作用 血循环中肿瘤细胞由选择素介导与血小板的结合可使细胞逃避吞噬细胞的清除肿瘤细胞可通过分泌IL-1、TNF等细胞因子来加强患者内皮细胞E-选择素、P-选择素的表达 5)其他CAMsCD44 分布极为广泛的细胞表面跨膜糖蛋白，在淋巴细胞、成纤维细胞、上皮细胞表面均能表达,是淋巴细胞“归巢”受体，并参与细胞间、细胞与细胞基质间特异性粘附CD44蛋白标准的CD44蛋白(CD44s)：在各种细胞表达CD44的变异体(CD44v)：存在于部分上皮细胞和肿瘤细胞中，特别是在转移性肿瘤细胞中 u 4肿瘤细胞分泌TIMP(金属酶组织抑制剂)减少 基质金属蛋白酶(MMPs)的功能 对基底膜和细胞外基质的降解作用 对原发性和继发性肿瘤的生长有促进调节作用 促进肿瘤血管生长的作用 过度表达与肿瘤的恶性程度密切相关 u 肿瘤细胞分泌TIMP(金属酶组织抑制剂)减少 TIMP(tissue inhibitors of metallo -proteinases) TIMP-1能抑制所有活化的胶原酶 TIMP-2能明显抑制MMP2的活性 TIMP-3最初是从乳腺癌cDNA文库中克隆出来 TIMP-4是新近从心脏组织cDNA文库中鉴定出来的，表现出明显抑制肿瘤侵袭和转移作用 u 肿瘤细胞分泌TIMP(金属酶组织抑制剂)减少 肿瘤细胞分泌TIMP减少或缺乏，导致MMPs活性增高，基质蛋白溶解，促进肿瘤细胞的侵袭 高转移倾向的肿瘤细胞与其相应正常细胞或低转移肿瘤细胞相比，TIMP的分泌要低1020倍u 5肿瘤血管形成 肿瘤新生毛细血管形成过程 血管内皮基底膜溶解内皮细胞向肿瘤组织迁移内皮细胞在迁移前沿增殖内皮细胞管道化、分支形成血管环形成新的基底膜 与肿瘤血管形成有关的物质 肿瘤细胞分泌巨噬细胞、成纤维细胞、淋巴细胞等分泌 肿瘤血管特性 包绕肿瘤血管的基膜比正常的少肿瘤血管通透性明显增高肿瘤血管内皮细胞幼稚，分化较低，不断增殖和更新，其更新速度比正常成熟血管内皮细胞高20倍左右肿瘤血管管壁脆而薄，收缩和扩张性差 u 6肿瘤转移抑制基因 nm23基因 两种类型H1和H2。nm23H1在抑制转移中起主要作用,nm23基因产物通过与G蛋白结合和高能磷酸键的转换进而调节G蛋白活性，影响细胞内信号转导，发挥负调节作用,nm23的表达与转移呈负相关。临床观察发现有广泛转 移者nm23表达水平低 Kai1基因最早是作为前列腺癌的特异性转移抑制基因被发现的,许多肿瘤转移中伴随着Kai1基因的异常，表现为基因突变、基因缺失和表达水平的改变等 u 7宿主局部组织的其他特性 包括组织结构和功能、局部间质作用、局部免疫特性 肿瘤组织较易侵袭结缔组织和骨组织，而软骨、主动脉、横纹肌、心肌、眼结膜、晶体等组织以及脾、甲状腺、胰等器官具有相对抗侵袭转移的能力肿瘤容易在被损伤的组织或器官中转移 肿瘤转移的器官特异性与该器官血管内皮细胞选择性表达细胞粘附分子有关微生态系统(microecosystem)癌细胞、宿主细胞和ECMu 8宿主整体免疫状态参与抑制转移的免疫