临床肿瘤学学习课件：5.肿瘤的生物学行为

1、复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 恶性肿瘤的特征恶性肿瘤的特征 l维持增殖信号 （Sustaining proliferative signaling） l逃避生长抑制 （Evading growth suppressors） l抑制细胞死亡 （Resisting cell death） l使复制不止 （Enabling replicative immortality） l诱导血管生成 （Inducing angiogenesis） l能量代谢重组 （Reprogramming of energ

2、y metabolism） l激活侵袭和转移 （Activating invasion and metastasis） l避免免疫破坏 （Avoiding immune destruction） Hanahan D et al. Hallmarks of cancer. The next generation. Cell 2011;144:646-674 1 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 第一节第一节 肿瘤细胞生长特性肿瘤细胞生长特性 细胞周期 细胞死亡 细胞分化 2 复旦大学上海医学院肿瘤

3、学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 一一. 细胞周期与肿瘤细胞周期与肿瘤 (cell cycle) 细胞从一次分裂结束到下一次分裂完成 所经历的整个过程。 细胞周期与肿瘤 3 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 间期（Interphase）：细胞分裂的准备阶段， 完成细胞内成分的复制 G1期（DNA合成前期）: 必要的生长和物质准备 S 期（DNA合成期）: DNA复制 G2期（DNA合成后期）:检查修复以保证DNA复制的

4、准 确性 分裂期（M期，Mitosis）：遗传物质均等分配 到子细胞，并使细胞一分为二 分前、中、后、末4个时期 细胞间期各期的特点 4 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center S G2 M G1 lG0细胞（休止细胞）： 暂不增殖，可重新进入细胞周期， 如肝、肾细胞 l终末分化细胞或永久细胞: 不再增殖，如神经细胞，肌细胞 增殖细胞非增殖细胞 l增殖细胞： 进入细胞周期，继续 增殖 增殖细胞和非增殖细胞 细胞经过有丝分裂后可能出现的情况：细胞经过有丝分裂后可能出现的情况： 5 复旦大学上海医学院肿瘤

5、学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 2001年10月8日美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt 因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖 Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse （一）细胞周期的调控机制（一）细胞周期的调控机制 6 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 驱动机制：负责细胞生

6、长和增殖，促进细 胞完成细胞周期 CDK（ cyclins-dependent kinase kinase ） 细胞周期蛋白：随细胞周期时相性起伏表达的 蛋白,结合并活化CDK 各种癌蛋白 /wiki/File:Cyclin_Expression.svg 7 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 监控机制：负责细胞损伤或接受生长阻滞 信号时，使细胞周期停滞，启动细胞修复 机制，确保DNA复制和分裂完成的准确性 CDKI（CDK inhibitor） INK

7、4家族：p15、p16、p18、p19 CIP/KIP：p21、p27、p57 各种抑癌蛋白 8 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞周期检查点（细胞周期关卡） G1/S（启动点/限制点）：检查DNA损伤并修复 ，如不能修复则进入凋亡 S/G2 G2/M：检查DNA复制完成后细胞能否启动有丝 分裂，分成两个染色单体 9 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子 （cycl

8、in-dependent kinase inhibitor, CDKIs)抑制CDKs活性的成分 如：p21, p27, p15, p16 细胞周期蛋白 （cyclins) -调控CDKs活性的最基本成分 如：Cyclin A, B, D, E 细胞周期蛋白依赖性激酶 （cyclins dependent kinase, CDKs） -细胞周期调控的核心 如CDK1, 2,3,4,6,7 驱动机制监控机制 + - 细胞周期检查点(check points)：G1/S, S/G2, G2/M 负责细胞生长和增 殖，促进细胞完成 细胞周期 负责细胞损伤或接受生长阻滞信号时，使细 胞周期停滞，启动细

9、胞修复机制，确保DNA 复制和分裂完成的准确性 10 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （二）细胞周期与肿瘤发生（二）细胞周期与肿瘤发生 正常组织：细胞周期调控机制精密而有规律 肿瘤：是一类细胞周期异常的疾病 增殖细胞群：对抗肿瘤药物或放射治疗较为敏感 非增殖细胞群（G0期）：对抗肿瘤药物或放射治疗不 敏感，可成为肿瘤复发根源 肿瘤的发生和细胞周期调控分子异常相关 CDKs/Cyclins 过度表达 癌基因功能，过表达见于多种肿瘤 套细胞淋巴瘤中 Cyclin D1, 黑色素瘤中 CDK4 CD

10、KIs 失活 抑癌基因功能，见于多种肿瘤中 p16：多肿瘤抑癌基因，抑制G1-S期转换，一半肿瘤有突变，基因失活 11 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （三）影响肿瘤生长速度的因素（三）影响肿瘤生长速度的因素 倍增时间(doubling time，DT)： 肿瘤细胞的倍增时间：是指一个细胞分裂产生两个子代细胞所需 时间 肿瘤倍增时间：是指肿瘤细胞数增加一倍所需的时间 实际上，肿瘤细胞仅G1期明显缩短 临床上实际是指肿瘤体积增大一倍所需的时间 （多23m） 生长分数(growth fractio

11、n，GF)/增殖比率：指增殖细胞状态（S 期和G2期）的细胞在肿瘤细胞群体中的比率。 GF越大，对化疗越敏 感。对于GF低的肿瘤，可先行放疗、手术治疗，使G0期细胞进入增殖 期，增加肿瘤对化疗的敏感性。 肿瘤细胞生成与丢失：共同决定肿瘤生长速度 12 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 靶点为细胞周期调控机制中的相关蛋白 抑制CDKs 活性： 抑制肿瘤细胞过度生长： 如黄素蛋白类药物、CDK小分子抑制剂 抑制细胞周期检查点功能： 不能修复损伤DNA，使损伤细胞大量积累，加快 肿瘤死亡 如CHK1,

12、CHK2激酶活性抑制剂 （四）细胞周期与肿瘤治疗（四）细胞周期与肿瘤治疗 13 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细细二二. 细胞死亡与肿瘤细胞死亡与肿瘤 2009年细胞命名委员会（Nomenclature Committee on Cell Death)建议，符合下 面任何一条分子学或形态学标准即可定义 为“细胞死亡”： 丧失细胞膜完整性，体外活性染料能够渗入 细胞彻底碎裂，成为离散的小体（凋亡小体） 在体内细胞残骸被邻近细胞吞噬 14 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 F

13、udan University Shanghai Cancer Center 细胞死亡的形式细胞死亡的形式 根据形态特征分为： 细胞凋亡（apoptosis） 细胞坏死（necrosis) 自噬性细胞死亡（autophagic cell death) 根据功能分为： 程序性细胞死亡：凋亡和自噬性死亡 非程序性细胞死亡：坏死 15 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （一）细胞凋亡（一）细胞凋亡（apoptosis)apoptosis) 希腊语“Apoptosis”： 像树叶或花的自然凋 落 Apo

14、ptosis (/ptoss/ 16 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循 自身的程序由基因调控的主动性死亡过程 是不同于坏死的死亡方式 细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosis） 17 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 清除多余细胞、发育不正常的细胞、已完 成任务的细胞及有害的细胞 参与免疫系统细胞的发育和克隆选择 是多细胞生物维持自身稳定的重要生理机制之一 细胞

15、凋亡的生物学意义细胞凋亡的生物学意义 18 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 1.1.细胞凋亡的形态学特征细胞凋亡的形态学特征 细胞缩小, 细胞质浓缩 染色质凝集成新月体、 边集 核固缩碎裂，凋亡小体 邻近巨噬细胞摄取和清 除 电镜观察19 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 2. 2. 细胞凋亡生化改变细胞凋亡生化改变 最显著改变：核小体间DNA双链裂解，形成180- 200bp大小及其倍数的核苷

16、酸片段（梯形条带） Ca 2+的堆积和重新分布 谷氨酰胺转移酶的积累并激活 细胞表面糖链、植物血凝素的增加 细胞骨架的改变 20 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 3. 3. 细胞凋亡的基因调控细胞凋亡的基因调控 促进细胞凋亡促进细胞凋亡抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡 bax ,bcl-xsbcl-2, bcl-xl 野生型野生型p53突变型突变型p53 caspase家族家族survivin FAS/Apo-1 XAIP 细胞凋亡是一个多基因调控的过程 21 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医

17、学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （1）Caspase家族家族 l 1993年优秀华人科学家袁钧英等发现： 线虫Ced-3基因和哺乳动物ICE 存在功能和序列相似性; ICE（interleukin-1-converting enzyme) l 1996年将ICE/Ced3统一命为caspase 即为半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白酶 (cysteinyl Aspartate-specfic proteinase). 22 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer

18、 Center 炎性亚家族：caspase-1、4、5 凋亡亚家族 起始分子：caspase-2,8,9,10 执行分子：caspase-3,6,7 主要功能: 灭活细胞凋亡抑制蛋白 剪切细胞结构蛋白和效应蛋白 23 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （2 2）bcl-2bcl-2基因家族基因家族 bcl-2: 首先在t(14;18)的滤泡性淋巴瘤中发现 bcl-2基因家族： 一组bcl-2的同源蛋白，含有bcl-2同源结构域（bcl-2 homology, BH)和跨膜结构域。 24 复旦大学

19、上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 有15个以上, 分为三大类： bcl-2 subfamily: bcl-2, bcl-xl, bcl-w, Mcl-1, A1 抑制细胞凋亡 bax subfamily: bax, bak, bok 促进细胞凋亡 BH3 subfamily: bik, blk, biml, bad, bid, EGL-1 促进细胞凋亡 bcl-2基因家族凋亡调节功能 25 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Canc

20、er Center BCl-2家族抗凋亡机制家族抗凋亡机制 调节线粒体功能调节线粒体功能 抗氧化、抑制自由基生成抗氧化、抑制自由基生成 增加增加GSH和和NADH 增加细胞缺氧耐受性增加细胞缺氧耐受性 减少内钙释放减少内钙释放 阻断阻断p53诱导细胞凋亡作用诱导细胞凋亡作用 26 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞凋亡调控其他基因细胞凋亡调控其他基因 Fas/FasL：细胞凋亡信号传导作用 p53：wtp53 促进细胞凋亡 mtp53抑制细胞凋亡 C-myc： 有生长因子：细胞增殖 生长因子

21、缺乏：促进细胞凋亡 27 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 4. 4. 细胞凋亡产生的步骤细胞凋亡产生的步骤 （1）信号传递： 是指诱导细胞凋亡的细胞外因素进入细胞内的过 程，主要是通过受体介导完成 细胞外因素（死亡配体，如FasL）和细胞表面受 体（死亡受体DR，如FAS）结合激活死亡蛋白酶 系统，诱导细胞凋亡。 28 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （2）中央调控： 线粒体内抗衡 凋亡基因

22、：caspase家族 凋亡抑制基因：Bcl-2 29 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （3）细胞结构改变：形态和生化特征 细胞缩小/细胞质浓缩 染色质凝集成新月体 凋亡小体 邻近巨噬细胞摄取和清除 30 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 5.5.细胞凋亡与肿瘤发生细胞凋亡与肿瘤发生 细胞凋亡异常见于大多数恶性肿瘤中 恶性肿瘤中细胞凋亡相关基因的异常 乳腺癌，肝癌，膀胱癌：bcl-2高表达 在50

23、%以上恶性肿瘤： p53基因突变 肿瘤是细胞凋亡异常的疾病 31 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 6. 细胞凋亡与肿瘤治疗 诱导细胞凋亡是治疗肿瘤的一条有效途径 化疗和放疗都可不同程度诱导细胞凋亡 陈竺等研究了三氧化二砷治 疗急性早幼粒细胞白血病(A PL)的主要机制： 诱导细胞凋亡 32 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （二）细胞自噬和自噬性细胞死亡（二）细胞自噬和自噬性细胞死亡 细胞自噬（

24、autophagy） 定义：一种细胞内溶酶体降解的通路，将细胞内受损、变形、 衰老或失去功能的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体，消化和降 解。 形态学特点：细胞内大量泡状结构的形成（双层膜自噬泡）， 但无染色体浓聚 意义：促进细胞存活and促进细胞死亡 自噬性细胞死亡（autophagic cell death) 是一种伴发细胞自噬的特殊死亡形式；也称非细胞凋亡的程序 性细胞死亡（型细胞死亡） 自噬性细胞死亡生化标志 微管相关蛋白1轻链3（简称LC3/Atg8）脂质化 自噬性底物如隔离体1 (SQSTM1)增加 33 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan Univers

25、ity Shanghai Cancer Center 正常生理状态下细胞自噬的作用正常生理状态下细胞自噬的作用 l及时清除细胞中的“垃圾”，维持细胞自稳 l在应激、分化、存活和免疫应答中起作用 l自噬产物为细胞提供能量及合成底物，细胞 内成分循环利用 34 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞自噬的方式细胞自噬的方式 巨自噬：细胞质中的物质通过形成小泡的 方式转运到溶酶体中的过程 微自噬：溶酶体直接将细胞物质内吞并降 解 伴侣分子介导的自噬：细胞中可溶性蛋白 质直接通过伴侣分子进入溶酶体中被降

26、解 的过程 35 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞自噬的过程细胞自噬的过程 自噬囊泡 自噬体 自噬溶酶体 溶酶体 Shintani T and Klionsky DJ. Science 2004;306:990 36 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞自噬的分子机制细胞自噬的分子机制 西罗莫司靶标西罗莫司靶标(mTOR)(mTOR)为重要的负性调控分子为重要的负性调控分子 l 诱导启动阶

27、段：mTOR受抑制，形成ULK1-Atg13-FIP200激 酶复合物，自噬信号启动 l 成核阶段：囊泡成核，PI3KC3-Atg6-UVRAG等组成复合体 ，募集其他介导囊泡膜延长的Atg蛋白 l 延长阶段：两种泛素化连接系统参与： Atg12-Atg5-Atg16多聚复合体； LC3及其靶分子磷脂酰乙醇胺(PE) 37 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 尚不清楚，双向效应作用： 肿瘤抑制：调节细胞内过氧化物浓度、改善细 胞内蛋白代谢紊乱状态、保持内环境稳态、限 制细胞生长和基因组不稳、抑制肿

28、瘤形成 肿瘤存活：特别是肿瘤发展过程中位于实体瘤 内部的血供不良的癌细胞利用细胞自噬对抗营 养缺乏，耐受应激 转移、复发：早期抑制（抑制血管形成），晚 期促进 细胞自噬与肿瘤发生、进展细胞自噬与肿瘤发生、进展 38 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 促进细胞自噬：促进肿瘤细胞自噬性死亡 ，如mTOR抑制剂、许多化疗药物和放疗 抑制细胞自噬：使肿瘤细胞无法应对代谢 压力，发生坏死（尤其是低氧供的区域、 转移瘤、其它治疗所诱发的细胞自噬） 促进细胞自噬向细胞凋亡转化 细胞自噬与肿瘤治疗细胞自噬与肿瘤

29、治疗 39 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （三）细胞分化与肿瘤（三）细胞分化与肿瘤 细胞分化（cell differentiation) 同一来源的细胞通过分裂逐渐产生结构和功 能上具有稳定性差异的另一类细胞的过程。 40 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 形态结构 生理功能 生化特征 细胞分化 识别细胞分化的指标识别细胞分化的指标 41 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系

30、Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞分化的生物学意义细胞分化的生物学意义 l细胞分化是多细胞生物最基本生命活动 l胚胎期是最重要的细胞分化期 全能细胞：发育成不同细胞类型的潜能 多能细胞：发育成本胚层细胞，如多能造血干细 胞 l有些细胞发生一次分化,如神经细胞, 有些细胞连续更新 l机体有一套完整的,准确和适时的基因调控机制 42 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （一）细胞分化与肿瘤发生（一）细胞分化与肿瘤发生 恶性肿瘤的基本特征之一: 细胞的异

31、常分化, 即正常的分化过程被阻断 如白血病, 多能干细胞在发育分化的某一阶段 受阻，呈异常分化 恶性肿瘤是一种细胞异常分化的疾病 43 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center l 分化特征趋于消失： 失去原来分化成特异细胞的特征； 不同程度缺乏成熟的形态和完整的功能； l 出现新的分化特征： 出现原来组织或器官正常细胞没有的特征。 l 越相似于相应正常细胞，分化越好，反之， 分化越差 44 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Can

32、cer Center l 分化高：与正常细胞越相似，分化越高，恶性程度越低。 l 分化低：与正常细胞差异越大（异型性，失极性，幼稚性， 生长活跃等），分化越低，恶性程度越高。 高分化腺癌低分化癌 分化高低及与恶性程度的相关性分化高低及与恶性程度的相关性 45 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞分化与肿瘤治疗细胞分化与肿瘤治疗 诱导分化（induction of differentiation)治疗： l 应用诱导分化剂使恶性肿瘤细胞 逆转为正常或接近正常细胞的治疗方法 l 是肿瘤治疗的一条新

33、的途径 46 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 诱导分化治疗举例诱导分化治疗举例 全反式维甲酸（ATRA) 治疗急性早幼粒细 胞性白血病（APL) 我国学者在国际上率先应用，ATRA诱导 分化治疗已成为APL的首选方法。 47 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 第二节第二节 肿瘤微环境肿瘤微环境 48 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shan

34、ghai Cancer Center 肿瘤微环境的组成肿瘤微环境的组成 是肿瘤细胞生长生存的内环境 肿瘤细胞 肿瘤周围细胞 细胞外基质（extracellular matrix, ECM) 液体环境 49 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 肿瘤周围细胞： 内皮细胞 成纤维细胞 免疫细胞 红细胞、巨核细胞 、血小板 干细胞 Dr. Mina Bissell Oct 17, 2007 Erlanger Auditorium 50 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan Un

35、iversity Shanghai Cancer Center 细胞外基质 纤维连接蛋白 层粘连蛋白 糖蛋白 蛋白聚糖类 液体环境 细胞因子/趋化因子 生长因子/受体 蛋白酶 51 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 一一. 肿瘤血管形成肿瘤血管形成 (angiogenesis) 定义：从已存在微血管上芽生出新的毛细血 管的过程 肿瘤生长和转移依赖于肿瘤组织内的新生血 管 肿瘤生长过程 无血管期：主要通过周围组织弥散来获取营养物 质 血管期（直径12mm） 52 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学

36、上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （一）肿瘤血管形成过程（一）肿瘤血管形成过程 53 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （二）肿瘤血管的结构组成与特征（二）肿瘤血管的结构组成与特征 VS正常血管：表现为结构不成熟性和失控性生长 血管结构紊乱 收缩功能受损难以调控肿瘤内部的血流分布 并非由均一内皮细胞层构成 血管拟态：血管内腔并非由均一的内皮细胞层构成，可能含 肿瘤细胞 血管镶嵌：肿瘤细胞间以内皮细胞构成 分布杂乱、无序 高渗透性

37、54 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （三）肿瘤血管生成的分子机制（三）肿瘤血管生成的分子机制 血管血管生成因子生成因子血管生成抑制因子血管生成抑制因子 碱性成纤维细胞生长因子碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)(bFGF)血管抑素血管抑素( (angiostatin,ASangiostatin,AS) ) 血管内皮生长因子血管内皮生长因子(VEGF)(VEGF)内皮抑素内皮抑素( (endostatinendostatin) ) 转化生长因子转化生长因子(TGF)(TGF)鲨鱼软骨提取物鲨鱼软

38、骨提取物 血管生成素（血管生成素（angiogenin)angiogenin)血管生成素血管生成素2 2 表皮生长因子（表皮生长因子（EGF)EGF)血小板因子血小板因子4 4 白细胞介素白细胞介素8 8血小板反应蛋白血小板反应蛋白 血小板结合蛋白血小板结合蛋白1(Tsp-1)1(Tsp-1) 促血管生成素（促血管生成素（angiopoietin)angiopoietin)肿瘤抑素肿瘤抑素 肝细胞生长因子肝细胞生长因子组织金属蛋白酶抑制剂组织金属蛋白酶抑制剂 血小板衍生生长因子（血小板衍生生长因子（PDGFPDGF） 55 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan Un

39、iversity Shanghai Cancer Center 血管内皮生长因子血管内皮生长因子 （ vascular endothelial growth factor，VEGF） 促进内皮细胞生长增殖 调节基膜细胞基质降解 增加血管通透性 56 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （四）抗血管生成治疗肿瘤策略 抑制肿瘤血管形成是肿瘤治疗的重要策略 正常血管 肿瘤血管形成 抗血管治疗 阻断肿瘤血管生长信号 、 阻断新生血管形成 57 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fuda

40、n University Shanghai Cancer Center 抗血管生成药物抗血管生成药物 单克隆抗体类 VEGFA抗体贝伐珠单抗（Bevacizumab）：可用于转移 性结直肠癌和无法手术，局部进展，复发或转移的非鳞 癌性的非小细胞肺癌的治疗 小分子靶向药物 多靶点酪氨酸酶抑制剂舒尼替尼（Sunitinib） 血管生成抑制因子 内皮抑素、血管抑素 肿瘤血管形成与肿瘤治疗 不断研发中 58 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 抗肿瘤血管治疗的优点 优点 作用广泛，多种肿瘤不易产生肿瘤细胞

41、的耐药性 重复应用，不良反应少联合其它抗肿瘤药物：增效 抗血管生成治疗的优点抗血管生成治疗的优点 59 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 二二. 淋巴管形成淋巴管形成 淋巴管内皮细胞标记物 podoplanin, LYVE-1（第一个被发现、最广泛应用） VEGFR-3， desmoplakin 刺激淋巴管生成的主要分子 VEGF-C和VEGF-D，与受体VEGFR-3结合 淋巴管形成（lymphangiogenesis) 60 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan

42、University Shanghai Cancer Center l促进肿瘤的淋巴结转移，肿瘤转移的重要 途径 l淋巴结转移是判断病人预后和确定治疗方 案的重要依据 淋巴管形成与肿瘤转移 61 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center l抑制淋巴管生成是肿瘤治疗策略之一 lVEGF-C、D抗体抑制其与VEGFR-3结合 淋巴管形成与肿瘤治疗 62 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 三三. 肿瘤干细胞肿瘤

43、干细胞 干细胞（stem cell)： 具有无限或永生的自我更新能力 能产生至少一种类型高度分化的子代细胞 能够被诱导分化 分类 胚胎干细胞：全能干细胞 成体干细胞：器官、组织特异性，eg.造血干 细胞 63 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 肿瘤干细胞（tumor stem cell, TSC) 或称癌干细胞（cancer stem cell, CSC)： 定义：在肿瘤细胞群体中少量具有分化产 生肿瘤细胞能力的细胞 不同肿瘤的干细胞标志物不同 如何有效分离和鉴定是难点 已发现的标志物 CD34

44、、CD44、CD133、CD30、CD117、BMI-1、 Oct-3/4 肿瘤干细胞 64 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 肿瘤干细胞的生物学特性肿瘤干细胞的生物学特性 具有强大的克隆再生能力，能自我更新 具有多重耐药性和对放疗抵抗性 能激活DNA修复能力阻止细胞凋亡 具有早期微转移能力 具有异质性，导致临床过程、预后及治疗 转归不同 肿瘤干细胞的生物学特性 65 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Cent

45、er 是难于治愈的重要原因 常规抗肿瘤治疗难以彻底杀死TSC 肿瘤干细胞靶向治疗 直接或间接针对肿瘤干细胞或其生存微环境以 及重要信号传导通路环节 肿瘤干细胞与肿瘤治疗 66 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 第三节第三节 肿瘤的播散肿瘤的播散 67 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 定义：恶性肿瘤在生长和发展过程中所发生的向 邻近组织的直接蔓延和向远处的转移 是恶性肿瘤的最重要的生物学特性之一

46、是恶性肿瘤难以根治的主要原因和常见致死原因 包括侵袭和转移 是复杂、多步骤、有序的级联过程 是同一过程的二个不同阶段：侵袭是转移的前奏，转 移是侵袭的结果 二者根本区别在于播散病灶与原发肿瘤是否有连续性 （而非播散距离的远近或播散范围的大小） 68 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 一一. 肿瘤的侵袭（肿瘤的侵袭（invasion） 定义：肿瘤细胞离开原发肿瘤，向周围组织直接 蔓延，浸润和破坏邻近正常细胞和器官 是肿瘤播散的第一步 标志：肿瘤细胞突破基底膜 69 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大

47、学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （一）（一） 沿组织间隙：疏松结缔组织、神经周围间 隙（特别是前列腺癌和涎腺腺样囊性癌） 沿淋巴管 沿血管 沿浆膜面或粘膜面 70 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （二）侵袭的步骤和机制（二）侵袭的步骤和机制 癌细胞分离 癌细胞附着基膜 细胞外间质（ECM）降解:肿瘤，成纤维细胞，巨噬细胞 癌细胞移出 肿瘤血管形成：促进肿瘤增殖并提供易被侵袭的血管 Reymond N, dgua BB, Ri

48、dley AJ. Crossing the endothelial barrier during metastasis. Nat Rev Cancer. 2013 Dec;13(12):858-70. 71 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 二二. 肿瘤的转移肿瘤的转移 定义：指恶性肿瘤细胞脱离原发部位通过一些渠道 到达远隔组织和器官继续增殖生长，形成与原发肿 瘤相同性质的继发肿瘤的全过程 约90%的恶性肿瘤患者死于转移 转移的前提是肿瘤细胞对周围间质的侵袭，并在其 中浸润性生长 转移是侵袭的结

49、果 72 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （一）（一） 淋巴道转移 血道转移 种植性转移 73 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 淋巴道转移淋巴道转移 是肿瘤，尤其是癌常见的转移途径 肿瘤细胞穿透淋巴管壁，经淋巴液运行，到达引 流的第一站淋巴结，继而顺序到达较远的淋巴结 乳腺癌腋下前哨淋巴结 可有跳跃式转移 可有逆行转移 可作为隐匿性癌的首发症状 甲状腺乳头状癌颈淋巴结转移 74 复旦大学上海医

50、学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 乳腺癌腋下前哨淋巴结乳腺癌腋下前哨淋巴结 腋下前哨淋巴结（sentinel lymph node，SLN）为按淋 巴引流方向来判断的理论上最早发生转移的一组淋巴结 可通过示踪剂在术中识别 如该组淋巴结经病理学检查未发现转移，则具备不作腋 下淋巴结清扫的条件 Bleicher RJ, OSullivan MJ, Ciocca V, etc. A prospective feasibility trial to determine the significance of the

51、sentinel node gradient in breast cancer: a predictor of nodal metastasis location. Cancer. 2008 ;113(11):3100-7. 75 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 血道转移血道转移 肿瘤细胞穿透血管壁，经血液运行，到达远隔部 位形成转移灶 多数肿瘤先淋巴道转移，进而引起血道转移；但 肉瘤通常从血道转移 血道转移类型：根据原发肿瘤和瘤栓部位 肺静脉型：肺左心全身 腔静脉型：上下腔静脉引流区右心肺

52、门静脉型：胃肠道肝肺 椎静脉型：椎静脉脑及人体上下各处 76 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 种植性转移种植性转移 浆膜面种植性转移：肿瘤穿透浆膜，瘤细胞脱落 种植到其他器官或组织；腹膜最常见 如胃肠道癌引起的卵巢转移瘤（ Krukenberg瘤） 粘膜面种植性转移：呼吸道、消化道等黏膜种植 ，较少见 接触性种植性转移：肿瘤接触，手术器械引起“ 医源性”种植 77 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Cente

53、r （二）转移的步骤和机制（二）转移的步骤和机制 78 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 转移的步骤转移的步骤 肿瘤侵袭 肿瘤侵入脉管 在脉管内生存、行 进，并附着脉管壁 肿瘤移出脉管 继续生长形成转移 灶 转移的步骤 79 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 转移的分子机制转移的分子机制 细胞粘附分子 钙黏附蛋白（cadherin） 整合素（integrin）家族 蛋白降解相关分子 基质金属蛋白酶

54、（matrix metalloproteinase, MMP） 组织金属蛋白酶抑制剂TIMP（tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMP） 肿瘤转移相关基因 80 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 细胞粘附分子细胞粘附分子 （cell adhesion molecule, CAM)cell adhesion molecule, CAM) 指由细胞产生、介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互 接触和结合的众多分子的统称 大多为糖蛋白，分布于细胞表面 正常细胞之

55、间的连接通过细胞粘附分子稳定组织的完整 性 同质性粘附：相同细胞间(eg.肿瘤细胞)的粘附 异质性粘附：肿瘤细胞与宿主细胞和宿主基质（eg.血 管内皮细胞及内皮下基底膜）的粘附 转移过程中，一方面是肿瘤细胞同质性黏附减少，另一 方面产生异质性黏附 81 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 钙黏附蛋白（钙黏附蛋白（cadherin） 上皮-钙黏附蛋白(E-cadherin )研究最多 具有转移抑制作用 表达与分化程度、侵袭能力、恶性程度密切相关 多种肿瘤中 E-cadherin分子表达明显减少或缺失

56、 ，导致瘤细胞侵袭与转移能力加强 82 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 整合素（整合素（integrin）家族）家族 是一类膜镶嵌蛋白，有和两个亚单位非共价 形成异二聚体复合物 细胞表面受体 在细胞信号传导过程中起重要作用 与肿瘤细胞的侵袭和转移密切相关 83 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 基质金属蛋白酶（基质金属蛋白酶（MMPs） 一组能水解细胞外基质的蛋白水解酶，需要钙锌 等金属离子为辅

57、助因子 几乎能降解ECM中各种蛋白成分 在肿瘤侵袭转移中起关键性作用 亚型 1) 间质胶原酶，又称基质金属蛋白酶1（MMP-1） 2) IV型胶原酶, 又称明胶蛋白酶2（MMP-2） 3) 基质溶解素, 又称蛋白多糖酶（MMP3） 4) 膜型基质金属蛋白酶 （MT-MMP）：激活MMP-2酶原， 并直接降解ECM 84 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 金属蛋白酶组织抑制剂金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP) 可抑制基质金属蛋白酶 TIMP与MMPs的活性水平和相互关系决定ECM降解 和合成平衡，决

58、定肿瘤侵袭与转移的潜能 85 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 肿瘤转移相关基因肿瘤转移相关基因 肿瘤转移抑制基因（metastasis suppressor gene） nm23基因 KAI1基因（CD82） KISS1基因 肿瘤转移基因（tumor metastatic genes） MTA-1基因 TIAM1基因 86 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 第四节第四节 肿瘤免疫肿瘤免疫 宿主免

59、疫功能肿瘤 87 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 肿瘤抗原肿瘤抗原 机体的免疫监视机体的免疫监视 肿瘤的免疫逃逸肿瘤的免疫逃逸 肿瘤的免疫肿瘤的免疫 治疗治疗 88 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 一一. 肿瘤抗原（肿瘤抗原（Tumor Antigen） 指细胞在癌变过程中新出现或过表达的抗原物质 总称 肿瘤抗原肿瘤抗原 89 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center 根据肿瘤抗原特异性分为 肿瘤特异性抗原（tumor specific antigen， TSA） 肿瘤相关抗原（tumor-associated antigen， TAA） 90 复旦大学上海医学院肿瘤学系复旦大学上海医学院肿瘤学系 Fudan University Shanghai Cancer Center （一）肿瘤特异性抗原（一）肿瘤特异性抗原 指只存在于肿瘤组织中而不存在于正常组织中的肿瘤抗原 按抗原产生机制分类