细胞增殖异常与疾病课件

细胞增殖异常与疾病概述细胞周期调控细胞周期相关的癌基因和抑癌基因细胞增殖异常与疾病细胞增殖活性的检测方法

细胞增殖异常与疾病

概述：细胞是机体内最基本的结构和功能单位细胞的生长和增殖形成了生物体的生长繁衍细胞的异常增殖可能导致机体的疾病细胞周期

【细胞增殖过程】

细胞生长DNA复制细胞分裂

【细胞周期】（Cellcycle）Cellcycleisdefinedasaperiodfromtheendofonedivisiontothebeginningofnextdivisionofaproliferativecell.细胞周期分期

G1→S→G2→MG1期：DNA合成前期（RNA和蛋白质合成)InterphaseS期：DNA合成期(DNA复制、组蛋白和非组蛋白合成）G2期：分裂前期（微丝、微管蛋白，成熟因子等合成）MphaseM期：分裂期三类细胞：

持续分裂细胞(continuouslydividingcell)：

肿瘤细胞，表皮，呼吸、消化、生殖道粘膜上皮，淋巴造血细胞、间皮细胞

不分裂细胞(nondividingcell)：

神经元、骨骼肌、心肌细胞

静止细胞(quiescentcell)（G0期）

腺体或腺样器官的实质细胞、间叶细胞：肝细胞等细胞周期素（Cyclin）细胞周期素依赖性激酶（Cyclin-dependentkinase,CDK)细胞周期调控机制的核心细胞周期素依赖性激酶抑制剂（CDKinhibitor,CKI)1、细胞周期自身调控机制

Keyspot：Cyclin、CDKs、CKI、Checkpointofcellcycle作用：激活CDK,决定CDK何时将何种底物磷酸化而推动细胞周期进行Cyclins主要通过泛素化降解【CDK活化与调控细胞周期】▲CDK2与cyclinE结合，CDK4、CDK6与cyclinD1、D2、D3结合pRb磷酸化游离E2F释放↑启动G1期DNA合成启动S期▲CDK2与cyclinE和A结合后识别染色体ARS促进S期▲CDK1与cyclinA结合启动G2期▲CDK1与cyclinB1结合+MPF（Mitosispromotingfactor)启动M期

【CDKs活化部位与抑制部位】▲活化部位(CDK1Thr161)磷酸化：

CAK对CDK1活化部位磷酸化▲抑制部位（CDK1Thr14、Tyr15）去磷酸化：依赖于P80cdc25酶作用CyclinB与CDK1结合、磷酸化CAK对CDK1活化部位的磷酸化CellcycleCDK1活化Thr14、Tyr15抑制部位去磷酸化CAK：CDK活化激酶（CDKactivationkinase）使CDK1的Thr161部位磷酸化【抑制途径】▲CKIs通过直接结合CDK-cyclin复合物的磷酸化活化部位，抑制CDK的激酶活性。▲P16INK4a通过结合CDK4单体，阻断它与cyclins的结合。■细胞周期校验点（Checkpoint）细胞内存在监控机制—校验点

DNA损伤校验点G1/SCheckpointDNA复制校验点S复制后DNA是否损伤G2/M纺锤体组装校验点--校验点系统通过促进抑制通路或抑制激活通路使细胞周期停止--校验点丢失可导致基因组的不稳定→正常细胞转化为肿瘤细胞

G2期：Cdc25(P80)一个蛋白激酶结合在损伤的DNA上，激活Chk1（checkpointkinase）,Chk1使Cdc25失活，使其不能活化cdc2，导致细胞周期中断。

MPF：mitosispromotingfactorCDC25为一种磷酸酶Cdc2基因的产物为CDK1，Cdc2为启动有丝分裂所必须2影响细胞周期的细胞外因素G1期存在一个“限定点”（restrictionpoint），决定细胞是否进入周期。这“限定点”主要受细胞外信号的调控。

■刺激信号（生长因子）EGF、IGF、IL生长因子通过ras途径，激活MAPK，MAPK进入细胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。如通过一种未知的途径激活c-myc，myc作为转录因子促进cyclinD、E2F等G1-S有关的许多基因表达，细胞进入G1期3细胞周期相关的癌基因和抑癌基因癌基因

sis癌基因编码PDGF，可刺激具有该受体的肿瘤细胞增殖

fms癌基因编码CSF-1受体中一条肽链CSF-1刺激骨髓细胞增殖ras癌基因

编码细胞膜上单链鸟苷酸结合蛋白-小G蛋白当信号从细胞膜传到ras蛋白→raf蛋白（具有丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶活性）活化→MAPK(Mitogen–activatedproteinkinase)磷酸化，促进细胞周期N:Ras-GTP激活下游信号分子Ras蛋白具GTPase活性,能水解结合的GTP，灭活Ras蛋白活性ras点突变，失去GTPase活性，使Ras蛋白活性长期保持myc癌基因编码一种核内DNA结合蛋白（起转录因子作用），促进一些细胞分裂所需基因的转录c-jun和c-fos癌基因编码转录因子AP-1的亚基，AP-1能调节许多基因转录，参与细胞增殖调节N:只在有丝分裂元刺激后短暂表达细胞周期异常与疾病

细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。--细胞周期的驱动失控（Cyclin、CDK和CKI表达异常）

--监控（检查）机制受损（Theimpairmentofcheckpointsystem）细胞增殖异常与相关疾病

增殖异常增殖分化异常再生障碍性贫血恶性肿瘤前列腺肥大畸胎瘤动脉粥样硬化先天畸形家族性红细胞增多症X-连锁-球蛋白缺乏症高IgM血症恶性肿瘤细胞增殖异常机制

肿瘤细胞最显著的特点生长失控和幼稚化（不分化）细胞不进入G0期，持续处于细胞周期1．细胞周期驱动机制失控Cyclins过表达（Overexpressionofcyclins）多种肿瘤cyclinD1、cyclinE过表达

●基因扩增CyclinD1过表达的主要原因乳腺癌、胃癌、食管癌存在CyclinD1基因扩增过度●染色体倒位（Chromosomeinversion）CyclinD1基因倒位于甲状旁腺启动子控制下CyclinD1蛋白合成↑甲状旁腺腺癌●染色体易位（Chromosometranslocation)Bcl-1t(11:14)(q13:q32)易位CyclinD1受Ig重链基因增强子影响CyclinD1表达↑基因突变CyclinD1T286突变CyclinD1泛素化受阻CyclinD1↑【CyclinD过表达致肿瘤机制】CyclinD过表达+生长因子CDKs瀑布效应↑细胞增殖过度易发生细胞癌变

■

CDK表达异常主要见于CDK4、CDK6过表达。CDK4↑+cyclinD结合↑CDK4/cyclinD↑CDKs表达↑pRbpRb磷酸化↑细胞增殖过度E2F↑G1/S过渡加速■

CKI表达不足和突变

肿瘤细胞中常出现CKI表达不足或突变。

▲p16InK4基因失活

突变或缺失、染色体易位、p16InK4高度甲基化。【Mechanism】p16InK4基因表达↓CDK4与cyclinD结合↓细胞周期处在“易于”被启动状态

易发生细胞癌变

▲

Kip/Cip含量减少（DeficientexpressionofKip/Cip）

P21ciplcyclins/CDKs活性↓细胞周期速度↓

DNA聚合酶δ的辅助因子（PCNA）阻滞DNA复制

【Mechanism】

p53基因突变P21cip1转录↓DNA受损细胞增殖↑2.细胞周期监控机制受损(Impairmentofcheckpointsystem)

主要原因：G1/S、G2/M检查点异常失察结果：探测DNA损伤功能降低

（如发现不了DNA损伤，会导致基因缺失、易位、染色体重排等）

■G1/S交界处失察

▲P53进入S期DNA损伤修复成功G1/S检查停顿G1期损伤DNA修复修复失败细胞凋亡下调bcl-2表达、激活bax基因P53

▲P53突变或丢失易发生细胞癌变

致变剂检测点检查功能↓遗传不稳定性复制忠实性↓人类肿瘤p53基因突变热点和频率肿瘤型突变频率（%）突变热点肿瘤型突变频率（%）突变热点肺癌56157，248，273前列腺癌30不确定结肠癌50175，245，248，273肝细胞癌45249食管癌45不确定胶质癌25175、248卵巢癌44273乳腺癌22175、248、273胰腺癌44273子宫内膜癌22248皮肤癌44248、278甲状腺癌13248、273胃癌41不确定白血病12175、248头颈鳞癌37248宫颈癌7273膀胱癌34280软组织肉瘤31不确定DNA病毒:SV40、HPV、腺病毒等P53蛋白失活

■

G2/M交界处失察

G2/M交界处DNA双链断裂激活DNA损伤检查点阻止细胞进入M期诱导修复基因转录完成断裂的DNA修复

▲失去G2/M检查点的阻滞作用染色体发生重排、丢失检测细胞增殖活性的常用方法核分裂计数

高倍视野法（highpowerfields,HPF)：400倍放大，1