肿瘤发生和演进的机制
➢Growth fraction
(生长分数)
处于增殖状态(S、 G2、M)的细胞比例
生长最旺盛的肿瘤 增殖指数也仅有 20%左右。
恶性肿瘤生长分数 高;良性肿瘤生长 分数低;
➢细胞周期和增殖:
1、流式细胞仪检测不同细胞周期的比例; 2、免疫组化检测Ki67或PCNA可以反应细胞增殖状态;
➢细胞丢失=坏死+凋亡
• Bcl-2蛋白主要定位于线粒 体外膜,它拮抗促凋亡蛋 白的功能。而大多数促凋 亡蛋白则主要定位于细胞 质,一旦细胞受到凋亡因 子的诱导,它们可以向线 粒体转位,通过寡聚化在 线粒体外膜形成跨膜通道, 或者开启线粒体的PT孔,导 致线粒体细胞色素C释放, 激活caspase,导致细胞凋 亡。
• Bcl-2家族蛋白对于线粒体PT孔的调节作用:促凋亡 蛋白Bax等可以通过与ANT或VDAC的结合介导PT孔的开 放,而抗凋亡类蛋白如Bcl-2、Bcl-xL等则可通过与 Bax竞争性地与ANT结合,或者直接阻止Bax与ANT、 VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。
1、死亡受体
细胞表面凋亡受体通过与细胞外特异性配体结 合,激活caspase系列反应,传送凋亡信号。
凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族的跨 膜蛋白,包括:
– 肿瘤坏死因子受体1 (TNFR 1)
– Fas又称APO-1/CD95 receptor
– 死亡受体4(DR4)/肿瘤坏死因子凋亡诱导配体受 体1(TRAIL –R1)和死亡受体5(DR5)/TRAIL –R2)
1)含有3个结构域:
① CARD(caspase recruitment domain)结构域,能 召集caspase-9;
② ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;
③ C端结构域,含有色氨酸/天冬氨酸重复序列,当细 胞色素c的结合到Caspase3的作用,而这一过程又 需要细胞色素c(Apaf-2) 和caspase-9(Apaf-3)参与。 Apaf-1/细胞色素c复合体
• Caspase 的功能
1)可激活核酸酶CAD(caspase-activated Dnase),CAD能 在核小体的连接区将其切断,形成约为200bp整数倍 的核酸片段。
正常情况下CAD存在于胞质中,并且与抑制因子 ICAD/DFF-45蛋白结合,不能进入细胞核。活化的 Caspase可以降解ICAD/DFF-45,释放出CAD,使它进 入细胞核降解DNA。
• TRAF2 (TNF-associated factor 2) • TRADD (TNFR-associated death domain) • TRAIL (TNF-related apoptosis inducing ligand)
• FADD (Fas-associated death domain)
二 肿瘤的生长与扩散
一)、生长方式: 1、Expansive growth(膨胀性生长) 2、Infiltrative growth(浸润性生长) 3、Exophytic growth(外生性生长)
二)、肿瘤的生长速度
➢ 分化:细胞成熟的过程;一般说,良性肿瘤分化 好,生长缓慢;而恶性肿瘤分化差,生长较快。 ➢ 倍增时间(Doubling time):即肿瘤细胞增加 一倍所需要的时间; ➢ 生长分数:细胞群体中处于增殖状态(S、G2、M) 的细胞比例; ➢ 细胞丢失:坏死和凋亡; ➢ 血管形成:营养的供应;
➢ 由线粒体释放的凋亡相关蛋白:
• 细胞色素c:与Apaf、 caspase-9前体、ATP/dATP形 成凋亡体,启动Caspase途径;
• Smac 蛋白(second mitochondria-derived activator of caspase):能通过N端的几个氨基酸 与IAPs(凋亡抑制蛋白)的BIR结构域结合,从而解 除IAP对caspase的抑制;
肿瘤 tumor neoplasia
➢概念 ➢生物学特征 ➢致病机理 ➢病因学: 致癌因素 ➢肿瘤对机体的影响 ➢肿瘤的常见类型 ➢肿瘤的临床特征 ➢肿瘤的实验室诊断
免疫组织化学 分子诊断
肿瘤的概念
肿瘤是机体在各种致瘤因素 作用下,局部组织细胞的基因发 生改变,导致异常增生而形成的 新生物,通常形成局部肿块。
与ATP/dATP结合后,Apaf-1
就可以通过其CARD结构域
召集caspase-9,形成凋亡
体(apoptosome),激活
caspase-3,启动caspase级
联反应。
3、细胞凋亡激活和执行蛋白-Caspase 家族
• Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3, 这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶。
凋亡:是细胞的程序性死亡; 诱导细胞凋亡的因素:
死亡受体; 离子照射; 病毒攻击; 细胞应激: 生长因子或血清缺乏 氧自由基等; T淋巴细胞释放的毒 性颗粒
• TNF (tumour necrosis factor)
• TNFR1 (Tumour Necrosis Factor Receptor-1) • DD (death domain)
• 凋亡诱导因子(AIF):引起核固缩和染色质断裂;
• 核酸内切酶G (Endo G): 可以使DNA片段化。
5、Bcl-2家族
• Bcl-2为凋亡抑制基因,现已发现至少19个同源物, 它们通过控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放 调节凋亡过程。
• Bcl-2家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4), 和一个羧端跨膜结构域(transmembrane region,TM)。其 中BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域,BH3是与促进凋 亡有关的结构域。
与整个机体不协调 相对无止境的旺盛生长
非肿瘤性增殖特点:
1、多克隆性(polyclonal) 2、反应性增生,是机体需要的,对机体有利; 3、增殖的细胞或组织能够分化成熟; 4、原因消除后不再继续增生;
一般说机体内各种组织的细胞均可 发生肿瘤。
不同组织的细胞发生肿瘤的潜能不 同。一般说成熟度低、增殖能力强的细 胞成分,更容易发生肿瘤。
• DED (death effecter domain)
• DISC (Death Inducing Signaling Complex)
• RAIDD (RIP-associated ICH-1 / CED-3 homologous protein with a death domain)
• CARD (caspase recruitment domain)
凋亡细胞的主要特征是:
①染色质聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最后 核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体;
②凋亡小体内有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色 体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有 内溶物释放,故不会引起炎症;
• 线粒体PT孔(permeability transition pore):主要由 位于内膜的腺苷转位因子(Adenine nucleotide translocator,ANT)和位于外膜的电压依赖性阴离子 通道(Voltage dependent anion channel VDAC)等蛋白 所组成,PT孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细 胞色素c释放
2)由Fas和其配体介导的凋亡信号:
Fas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为 死亡结构域的胞内区。
Fas的配体FasL与Fas结合后,Fas三聚化使胞内 的DD区构象改变,然后与接头蛋白FADD的DD 区结合,而后FADD的N端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或10)前体蛋白结合。
4、线粒体
• 细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释 放,细胞色素c能与Apaf-1、caspase-9前体、ATP/dATP 形成凋亡体,然后召集并激活caspase-3,进而引发 caspases级联反应,导致细胞凋亡。
• 细胞色素是通过线粒体PT孔和线粒体跨膜通道释放 到细胞质中的。
一、肿瘤的异常增生
肿瘤的增生与非肿瘤性增生的区别: 炎症、损伤时增生的组织是适应机体的需 要,当病因消除后,组织的结构、功能可恢复正 常,增生就停止了。 肿瘤组织生长旺盛,呈持续性(continous)、 自主性生长(self-renewal),与机体不协调,即 使致瘤因素停止刺激,仍保持自主性生长。
– 诱饵受体(Decoy receptor)即( TRAIL –R3/DcR1、 TRAIL –R4/DcR2、).
它们的配体属于TNF家族。
1)肿瘤坏死因子受体1(TNFR-1)诱导的凋亡信号: TNF由T淋巴细胞和活化的巨噬细 胞产生 ; • TNF与TNFR1结合,通过受体 分子的死亡结构域的相互识别 与适配子TRADD结合,继而征集 TRAF-2的结合,导致NF-kB 和 JNK/Ap-1 通路活化; TRADD还可与FADD结合继而 活化caspase 8;
• Bax在线粒体外膜形成跨膜孔,导致细胞色素C和凋 亡诱导因子(AIF)流出线粒体外;
• Bcl-2或Bcl-XL 与Bax或Bad结合阻止跨膜孔形成;
• 胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活,包 括去磷酸化,如Bad;被caspase加工为活性分子, 如Bid;从结合蛋白上释放出来,如Bim是与微管蛋 白结合在一起的。
致瘤因素作用于细胞核内DNA,使遗传密 码发生改变,使某些细胞的调控基因或癌 基因(oncogene)、肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene, TSG)、凋亡基因 (apoptotic gene)和DNA修复基因(DNA repair gene)异常表达,使正常细胞转化 为肿瘤细胞。
• 特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总 是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase (cysteine aspartate-specific protease)③都是 由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同 一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。