课件：药剂学第七章肿瘤.ppt

1,第七章 病毒与肿瘤,生命科学与技术学院 李 灏 ,2,第七章 病毒与肿瘤,第一节 肿瘤概况 第二节 肿瘤病毒 第三节 细胞癌变机制的几种假说 第四节 原癌基因与抑癌基因,3,第一节 肿瘤概况,肿瘤：是机体的正常细胞在多种致癌因素的长期作用下， 失去分化能力，过度而不协调生长而形成的新生物。 癌症：指所有恶性肿瘤，具有浸润和转移的恶性行为。 癌病：指广泛播散的癌。 分类： 良性：无侵袭性，一般不发生转移 恶性：肿瘤细胞无休止和无序分裂失控生长 侵袭性局部扩展浸蚀性 转移性播散性,4,5,全球癌症状况,2002 年, (IARC报告) 全球恶性肿瘤新发病例1090万 死亡病例670万 带瘤生存患者2460万,发病率最高：肺癌、乳腺癌和大肠癌 死亡率最高：肺癌、胃癌和肝癌 患病率最高：乳腺癌,6,中国疾病常见死因 50年代：呼吸系统疾病，急性传染病，肺结核 60年代：脑血管病，心脏病，恶性肿瘤 90年代：恶性肿瘤，心脑血管疾病，呼吸系统疾病 常见肿瘤发生率有所不同，依次为： 肺癌 胃癌 肝癌 癌症调整死亡率：70年代（84.58/10万），90年代（94.36/10万），2000年（106/10万）。整体呈上升趋势！,7,IARC 报告: 2002年 220万新发病例 160万死亡病例,J. Ferlay, F. Bray, P. Pisani and D.M. Parkin. GLOBOCAN 2002,中国癌症现状,8,发病趋势：肺癌，大肠癌，乳腺癌呈上升趋势 胃癌，子宫颈癌，食管癌呈下降趋势 其它肿瘤发病趋势相对不变 分布：普遍发生，但有高发区 人群：新生儿至老年人均可发生，不同年龄组恶性肿瘤的发病率差异很大。 累及脏器：除毛发、指（趾）甲外均可发生,9,恶性肿瘤流行病学 中国（1990-1992）与美国（1987-1991）恶性肿瘤调整死亡率（1/10万）比较,中国 美国 男 女 男 女 恶性肿瘤 122.35 67.61 220.2 141.1 胃 30.78 14.52 7.0 3.1 肝 25.73 9.55 3.5 1.5 肺 21.68 9.03 74.9 30.5 食道 20.22 10.32 6.0 1.5 结直肠与肛门 5.09 3.74 23.6 16.0 白血病 3.86 3.16 8.3 4.9 子宫颈 3.16 3.0 乳腺 0.04 2.93 0.2 27.2 脑 2.01 1.48 5.0 3.4 鼻咽 1.60 0.76 胰腺 1.52 1.08 10.0 7.2 前列腺 0.58 25.6 卵巢 0.39 7.8 黑色素瘤 0.31 0.07 3.1 1.5,10,恶性肿瘤发生是一个多因素作用、多基因参与、经过多个阶段才最终形成的极其复杂的生物学现象。 遗传因素 环境因素,肿瘤发生的原因,11,癌发生涉及多个基因的变化。 细胞水平癌是体细胞遗传病 基因水平癌是多基因病 癌的发生与常见的复杂性疾病一样，也是由遗传因素（基因变化）和环境相互作用的结果 癌是多因素病 癌的遗传事件不是单一而是多途径如DNA甲基化等。 癌是多途径机制 癌的发生经历基因多次突变的累积，其发展是一个多阶段的过程。 癌是多阶段 早发现、早治疗、早预防,12,致癌因素 （一）化学致癌物质 （二）物理致癌因素 （三）生物致癌因素 （四）遗传因素,13,肿瘤发生的内在因素,遗传因素： 视网膜母细胞瘤 Rb(13q14) 家族性腺瘤样息肉 APC(5q21） 家族性乳腺癌 BRCA1,激素因素 乳腺癌 卵巢腺癌 前列腺癌 免疫因素 ARDS Kapposi肉瘤,14,直接致癌物：进入机体后能与体细胞直接作用，不需代谢就能诱导正常体细胞癌变。烷化剂、亚硝酸胺,促癌物：单独作用于机体无致癌作用，但能促进其他致癌物诱导肿瘤形成。巴豆油、糖精、苯巴比妥,间接致癌物：进入机体后需经体内氧化酶活化，才具有致癌作用。多环芳烃、芳香胺、黄曲霉素,化学 致癌,15,累积作用 一种或多种致癌物长期作用于机体，有沉淀和累加效应。,协同作用 两种或多种致癌物同时或相继作用于机体，其复合效应等于单独作用之和。,化学致癌,16,放射线：X-线、紫外线,电离辐射：电磁波、质子、中子、-粒子 放射性镭、铀、原子弹、131I,物理 致癌,异物:石棉导致间皮瘤和肺癌,17,生物致癌（致瘤病毒）,DNA肿瘤病毒 人体乳头瘤病毒 乙型肝炎病毒 疱疹病毒 多瘤病毒 腺病毒,RNA肿瘤病毒 与人类有关的RNA肿瘤病毒主要是逆转录病毒。 电镜下分为A、B、C、D四种类型，与肿瘤有病因学联系的逆转录 病毒主要是C型，其次是B型,18,现已发现大量与人类肿瘤相关的DNA和RNA病毒。这些病毒是通过整合到宿主细胞DNA而发挥作用的。 对DNA肿瘤病毒而言，癌基因是病毒基因组的整合部分，对RNA肿瘤病毒而言，病毒为癌基因的供体，即病毒RNA经逆转录变为前病毒，再整合到宿主基因组。,第二节 肿瘤病毒,19,大量研究资料显示许多病毒与人类肿瘤密切相关。 病毒与肿瘤的关系可分为两种： 一种是肯定的，即肿瘤由病毒感染所致，如人乳头瘤病毒引起的人疣，为良性肿瘤，及人类嗜T细胞病毒所致的人T细胞白血病，为恶性肿瘤； 另一种是密切相关，但尚未获肯定；如乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒与原发性肝癌，EB病毒与鼻咽癌和淋巴瘤，人乳头瘤病毒、单纯疱疹病毒-2型与宫颈癌，以及人疱疹病毒-8与卡波洛肉瘤等。,20,常见的DNA肿瘤病毒：EBV、乳头瘤病毒 （HPV）和乙肝病毒。 常见的RNA病毒：人类T细胞白血病病毒和 人类免疫缺陷病毒。 EBV主要与Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌的发生相关。98%非洲人Burkitt淋巴瘤有EBV感染史。100%的鼻咽癌有EBV DNA。免疫缺陷病毒可以引起艾滋病和肿瘤在内的多种疾病。,21,多种病毒与肿瘤的发生相关,22,病毒导致肿瘤细胞产生的原因,增加细胞突变的机会 病毒携带的致癌基因整合于宿主细胞基因组 某些病毒（如HBV）的蛋白质抑制抑癌基因的表达,23,病毒的致癌基因直接整合导致肿瘤细胞的产生,宿主细胞基因,正常细胞,瘤变细胞,病毒基因,24,第三节 细胞癌变机制的几种假说,25,26,一、肿瘤的发生过程,肿瘤的发生和发展示意图 外 因 内因 注： 分子生物学改变 转移 物化生 形态改变 播散 理学物 浸润增大 正常细胞 增生 原位癌 癌 局部转移 远处转移 潜 癌 亚 临 伏 前 临 床 期 期 床 阶 阶 阶 段 段 段,27,分化阻滞假说 体细胞突变假说 基因外调节假说 遗传物质易位假说 抗癌基因失活假说 癌基因假说,28,分化阻滞说认为，细胞癌变的本质是干细胞在增殖分化过程中，DNA构象逐渐演变的过程受到外界各种致癌因素的干扰，使其构象发生紊乱，以至无法按既定程序向成熟阶段演变，从而导致细胞停留在比较幼稚的阶段，即分化阻滞。,1、分化阻滞假说,干细胞,分化阻滞,29,发育为新个体,成熟体细胞核,卵母细胞,植入,分化,一般来说，分化过程是不可逆的，DNA已形成的构象不会返回到原始低级的构象。但有一种情况例外，即通过核移植试验将成熟体细胞核取出，移植到去核卵母细胞中，可重新发育分化为一个新个体。,30,体细胞突变假说分两阶段： 第一阶段：突变阶段 第二阶段：促癌阶段,2、体细胞突变假说,第一阶段：各种类型的致癌物质首先作用于细胞内的DNA， 诱发DNA链的结构发生改变，如转移、移码突变、DNA单链或双链断裂等。DNA结构改变后， 细胞有时采用易错性DNA修复方式，使细胞继续存活， 致使成为DNA 已突变但表型仍正常的细胞。这些细胞即为潜在的癌前细胞。至此，体细胞完成了癌变过程的第一阶段，即突变阶段。,31,【突变假说的相关证据】,。,第二阶段：即促癌阶段，癌前细胞在一种或多种促癌物质的不断作用下，表型发生了改变， 恶性肿瘤细胞的各种性状得以表达，成为真正的癌细胞。, 大多数致癌物是致突变物 致癌物的作用目标是DNA，且一些易患肿瘸的 病 人DNA修复能力差 肿瘤细胞来源于单细胞克隆 一些肿瘤与特定的染色体畸变有关,32,在正常的体细胞转变成为癌细胞的过程中， 基因的结构即DNA的序列并没有发生突变， 而是由于基因外的一些物质如蛋白质、生物膜、RNA、某些激素等发生了变化。这些变化能影响基因的调节，使基因出现不正常的关闭和开放。如果基因表达异常位于某些关键部位，细胞就能产生癌变而表现出分化程度低，无限制生长等恶性肿瘤细胞的生物学特性。,3、基因外调节假说,33,在矿物油诱发的鼠潍巴细胞瘤中， 发现l5号染色体的末端特异地易位到12号染色体上。Wiener等在K链型的浆细胞瘸细胞中发现6和15号染色体相互易位，而6号染色体上带有免疫球蛋白K链的基因。Klein认为15号染色体上带有控制淋巴细胞 浆细胞生长和分化的基因。当它易位到l2或6号染色体上时，上述基因受淋巴细胞浆细胞中高度话跃的免疫球蛋白的重链和K链的基因活性影响而产生淋六致癌的多阶段理论。,例如,控制细胞生长和分化的某些基因可以易位到该细胞中非常活跃的基因区域，这些活跃的基因区域可以通过某种方式，影响控制细胞生长和分化的基因活性，使它们发生不正常变化，最终导致正常细胞转变成恶性肿瘤细胞 。,4、遗传物质易位假说,34,近年来，医学专家们发现一种涉及到抗癌基因或抑制基因的一种全然不同的致癌机理。该理论指出，抗癌基因或抑制基因通常是指那种令细胞停止分裂功能的基因。抗癌基因通过产生一种调节原癌基因功能的蛋白质来实施其作用。当抗癌基因失活时，原癌基因就处于不受管束状态，它们不断地发出细胞分裂指令，经年累月形成恶性肿瘤。,例如： 视网膜母细胞瘤杂合性 丢失和隐性致癌机制,5、抗癌基因失活假说,35,Peyton Rous(1910) 鸡肉瘤的无细胞抽提液 健康鸡 诱发肉瘤 致癌病毒：Rous Sacoma Virus (RSV) RSV是一种RNA病毒: RNA(病毒) DNA(病毒) DNA(宿主) + 病毒蛋白 病毒 - mRNA(病毒),6、癌基因假说,细胞内应当存在能引起癌变的基因，当细胞受到外界致癌因素的作用后这种基因就会被活化而活动起来并产生出癌性蛋白质，最终使细胞癌变,这种基因称为癌基因。,癌基因的发现,癌基因的概述,36,原癌基因,抑癌基因,调控因子,调控因子,正常细胞,停止分裂,原癌基因和抑癌基因未变异时,正常增殖,37,原癌基因变异,抑癌基因变异,丧失正常调控作用,丧失正常调控作用,癌变细胞,异常增殖,原癌基因和抑癌基因变异时,继续分裂,38,第四节 原癌基因和抑癌基因,39,生长因子 生长因子受体 GTP酶 蛋白激酶 核蛋白 DNA合成,癌基因,能参与或直接导致正常细胞发生恶变的任何基因序列。,40,正常细胞的生长增殖由两大基因调控 正调控信号：促进细胞生长和增殖，并且阻止 其发生终末分化癌基因。 负调控信号：促进细胞成熟，向终末分化，最 后凋亡（apotosis）抑癌基因。,两种信号保持着动态平衡，对正常细胞的生长、增殖、死亡精确地调控，当平衡被破坏，正调控信号基因功能过盛或负调控信号基因失活，导致细胞增殖调控的混乱而使细胞恶变。,41,正常细胞,正调节信号 （如癌基因） 促进细胞生长、增殖,负调节信号 （如抑癌基因） 抑制增殖，促进分化、成熟、衰老和凋亡,肿瘤是一种基因疾病,42,癌基因、抑癌基因与生长因子的关系,癌基因,抑癌基因,细胞,生长因子,正调控,负调控,产物,43,癌基因概念产生的历史背景,1910年Peyton Rous 发现了致癌病毒Rous肉瘤病毒 1970年Temin等发现了RNA病毒感染的关键物质逆转录酶 1970年Martin等发现了病毒癌基因(src) 1971年Duesberg等揭示了Rous肉瘤病毒基因组,44,一、癌基因(oncogene) 细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。,癌基因的名称一般用三个斜体小写字母表示：myc、ras、src等。 癌基因所编码的产物与细胞的肿瘤性转化相关。它以显性的方式对细胞生长起阳性作用，并促进细胞增殖、转化。 癌基因包括病毒癌基因和细胞癌基因两种，具有潜在诱导细胞恶性转化的特征。,45,免疫学领域定义 使细胞发生恶性转化的基因。 生物化学与分子生物学领域定义 一类与癌的生成有关的基因。其表达过分活跃可导致细胞发生癌变。源自细胞中的正常基因细胞癌基因，最初因致癌病毒的转化基因而被发现。 细胞生物学领域定义 细胞中发生了突变或过度表达并可引起细胞癌变的原癌基因。活化后能引起正常细胞转变为癌细胞的基因。 遗传学领域定义 能诱导它所存在的细胞发生癌变的基因。,癌基因定义,46,癌基因特点 （1）v-onc是病毒基因组中特殊的核苷酸序列，能引起细 胞转化 （2）c-onc是存在于正常细胞基因组中的癌基因，在正常 情况下处于静止或低表达的状态，不仅对细胞无害， 而且对维持细胞正常功能具有重要作用，但在异常表 达时，其产物可使细胞无限制分裂。,47,病毒癌基因(virus oncogene,v-onc) 存在于病毒基因组中的癌基因，它不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用，但可以使细胞持续增殖。,1、病毒癌基因,48,病毒基因组结构,在该病毒基因结构中，它除含有病毒复制所需的基因（如gag、pol及env）外，还含有一种特殊的转化基因即src，它能导致所培养的细胞转化并呈恶性表型，也能在动物中引起恶性肿瘤，这种基因被称为病毒癌基因（v-onc）。 第一个被鉴定的蛋白质-是酪氨酸蛋白激酶基因，它来自 Rous Sarcoma Virus ，称为src,49,整合到宿主基因组中的病毒cDNA毗邻原癌基因，并表达一内含细胞原癌基因的融合mRNA，后者又被包装到病毒粒子中。,50,在正常情况下，病毒癌基因无活性，一旦受到辐射或化学致癌剂的影响，就会全部或部分活化，诱导肿瘤的发生。,51,常见病毒癌基因,52,2、细胞癌基因,细胞癌基因（cellular-oncogene, c-onc） 存在于生物正常细胞基因组中的癌基因，或称原癌基因（proto-oncogenes , pro-onc） 。,53,近年来，利用重组DNA和核酸探针技术，证实了在正常真核细胞基因组，包括人的正常基因组有与v-onc同源顺序的基因，其功能是控制细胞生长，这就是细胞癌基因。,细胞癌基因（cellular oncogene，c-onc）是在正常的真核细胞基因组中存在的有与v-onc 同源序列的基因，其功能是控制细胞生长。这就是细胞癌基因。 细胞癌基因在进化过程中是高度保守的，很多c-onc见于节肢动物（如果蝇），甚至见于酵母。 c-onc是生命活动的基础，与细胞增殖分化密切相关，其表达与个体发育有关，受到严格程序调控，但并不具有致癌性。,54,c-onc也称为原癌基因（proto-oncgene）有两层含义： 1、原癌基因是不发挥致癌作用的c-onc，正常情况是与细胞增殖有关的基因。 2、v-onc来源于原癌基因，目前所知v-onc，在哺乳动物都可以找到与之相对应的c-onc，具有相似的核苷酸序列，编码结构和功能相似的产物；反之则不然，目前发现几种c-onc没有相应的 v-onc。现在一般认为v-onc源于c-onc，是病毒基因组与细胞基因组发生重组而形成的。,55,细胞癌基因的特点： 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； 被激活后，形成癌性的细胞转化基因。,56,57,3、病毒癌基因与细胞癌基因比较,1. v-onc通常丢失c-onc两端的某些序列 2. v-onc没有内含子 3. v-onc外显子与同源的c-onc也有微小差别 4. v-onc出现碱基取代或缺失较c-onc常见,58,4、常见癌基因家族,癌基因家族 表达产物 1. scr家族 膜结合的酪氨酸蛋白激酶 2. ras家族 与膜结合的GTP结合蛋白 3. myc家族 DNA结合蛋白（转录因子） 4. sis家族 生长因子类 5. myb家族 转录因子 6. 其它：如fos，erbA等,59,癌基因按产物功能分8类 （一）生长因子类 （二）酪氨酸蛋白激酶 （三）膜相关G蛋白 （四）受体， 无蛋白激酶活性 （五）胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶 （六）胞质调控因子 （七）核反式调控因子 （八）其它: db1 、bcl2,癌基因按细胞增殖调控蛋白特性分成4类 （一）生长因子 （二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子,5、癌基因分类,60,6、癌基因命名,1、病毒癌基因以首次发现该基因的病毒命名，以小写字母表示。例：src 来自Rouse sarcoma，ras 来自rat sarcoma，abl来自Abelson murine leukaemia，sis来自Simian sarcoma； 2、细胞癌基因以大写字母表示。,61,（1）获得启动子与增强子 肿瘤细胞中原癌基因的表达水平可以其转录的mRNA或翻译产物蛋白质的含量来表示。在原癌基因的上游插入外源性启动子或增强子可激活原癌基因，使其表达产物增多。 （2）基因易位 有些癌基因从其染色体的正常位置转移到另一染色体的某个位置，由于调控环境发生变化，导致从相对静止状态变成激活状态，使原癌基因表达产物显著增加而导致肿瘤的发生。 （3）原癌基因扩增 基因扩增(amplification)是某些癌基因通过一些机制在原来的染色体上复制 多个拷贝，超出了正常细胞的癌基因剂量，导致基因产物的增加，从而使细胞正常功能紊乱。例如：人视网膜母细胞瘤：N-myc扩增了10-200倍，相应的mRNA和蛋白质产物也都大量增加。,7、癌基因活化的机制,62,出现新的表达产物 出现过量的正常表达产物 出现异常、截短的表达产物,7、癌基因活化的机制,癌基因被激活的结果,(4)点突变 癌基因在编码顺序的特定位置上的某一个核苷酸发生突变，使其表达蛋白质中相应的氨基酸发生变化，从而获得了转化细胞的活性。 (5)原癌基因甲基化程度降低而激活 DNA分子中的甲基化(methylation)对阻抑基因的转录具有重要作用。 现已发现在结肠腺癌和小细胞肺癌的细胞中，ras基因的DNA甲基化水平比其邻近的正常细胞明显偏低，提示某些原癌基因是由于甲基化程度降低而激活。,63,（一）细胞外生长因子 sis-P28 （二）跨膜的生长因子受体 c-src、c-abl、c-mos 、c-raf （三）细胞内信号传导体（蛋白） c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、K-ras、N-ras、crk （四）核内转录因子 myc、fos,8、原癌基因的产物与功能,64,65,二、抑癌基因,66,1、抑癌基因的定义 抗癌基因（antioncogene）是最初的叫法，大约可以追溯到1985年左右，现多称为抑癌基因（tumor suppressor gene），这是一类可抑制细胞过度生长、增殖并有潜在抑癌作用的基因，当它失活后，可能使癌基因充分发挥作用而导致癌的发生发展。 如果要确定某一特定组织或细胞恶性肿瘤的抑癌基因，需满足以下三个条件： 在癌的相应正常组织中必须有正常的表达； 在恶性肿瘤中，相应基因应有所改变，包括点突变，片断缺失或表达缺陷； 导入该基因缺陷的恶性肿瘤细胞中将部分或全部抑制恶性表型。,67,2、常见的抑癌基因,68,（1）Rb 基因(retinoblastoma gene),位于13q14 200 kb，27个外显子，mRNA长4.7 kb，编码928个氨基酸、105 kD的蛋白产物（P105-RB） P105-RB为转录因子 功能：促进细胞分化，抑制细胞增殖 能结合并抑制转录因