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第十二章 细胞增殖凋亡异常与疾病
脉硬化学说、炎症学说、内分泌学说以及体型、种族、社会因 素、代谢营养因素等。
■发病机制:细胞增殖不变,细胞凋
亡出现下降,导致良性前列腺增生。
Prostate
银屑病
银屑病的发病原因目前有遗传,免疫功能紊乱,精神刺激,外伤 感染等多方面的学说,但至今尚无明确定论。
■发病机制:表皮生长因子受体的增加和受体的减少 是引起表皮细胞增长过快的原因。
细胞增殖异常
■细胞周期检查点(Checkpoint of cell cycle) 细胞内存在监控机制—检测点(Checkpoint)。
DNA 损伤检查点
Checkpoint DNA复制检查点
G1/S
S/G2
纺锤体组装检查点
G2/M
细胞增殖异常
1. 细胞分裂周期基因(cell division cycle gene, cdc gene): 如:cdc8、 20、24、 28、31等参与细胞周期的调控;
突变或缺失、染色体易位、p16
InK4高度甲基化。
【Mechanism】
p16 InK4基因表达↓ CDK4与cyclin D结合↓
细胞周期处在“易于”被启动状态
可能
易发生细胞癌变
细胞增殖异常
▲
Kip/Cip含量减少(Deficient expression of Kip/Cip)
cyclins/CDKs活性↓
【细胞增殖过程】
细胞生长 DNA复制 细胞分裂 ■细胞增殖↓、分化不良(过度) 组织器官发育不全 ■细胞增殖↑、分化不全 肿瘤发生
细胞增殖异常
The sequential ultrastructural changes seen in:
necrosis (left) apoptosis (right).
(3) 平滑肌细胞对生长因子的敏感性增高 动脉粥样硬化 (Atherosclerosis)时,平滑肌细胞从 收缩型 合成型 (成人型) (胚胎型) 敏感性增高
细胞周期蛋白依赖激酶 抑制因子如(p21、p27) 表达不足
细胞周期素(CLN) (CLN A、D和E)
原发性血小板增多症(PT)
■临床症状:以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血小 板持续增多和血小板功能异常,有反复自发性出血及血栓形成。
细胞增殖异常
细胞增殖与凋亡失调性疾病
1.
Abnormal Proliferation and Diseases
2. Abnormal Differentiation and Diseases 3.
Abnormal Apoptosis and Diseases
细胞增殖异常
【Cell Proliferation】 细胞分裂和再生的过程,细胞通过分裂进行增殖, 把遗传信息传给子代,保持物种的延续和数量增多。 【Apoptosis】 通过基因调控而引起的有序的细胞生理性死亡过程。 是机体生长发育、器官形成及细胞更新的调控形式。
影响细胞生长分数的因素: (The influence factors of the growth fraction)
癌基因(src、ras、sis、myc、myb)的激活; 抑癌基因(Rb、p53)的抑制等。 目前研究热点: (1)cyclin 如:CLND(D1、D2、D3)、CLNE过度表达; (2)CDI的缺失与突变;
由于血小板功能缺陷,粘附及聚集功能 减退,血小板第三因子降低,5-羟色胺减 少以及释放功能异常。部分病人凝血机 制不正常,毛细血管脆性增加。因血小 板过多,活化的血小板产生血栓素,易 引起微血管内血栓形成。
■病因与机制:X染色体遗传、TGF-减少、辅助细胞缺乏等。
良性前列腺增生
■良性前列腺增生的病因: 众说纷纭,如新生物学说、动
(如发现不了DNA损伤,会导致基因缺失、易位、染色体重排等)
细胞增殖异常
■G1/S交界处失察
▲P53
进入S期
DNA损伤
G1/S检查 细胞凋亡
▲P53突变或丢失
修复成功
损伤DNA修复 修复失败
停顿G1期
下调bcl-2表达、激活bax 基因
P53
易发生细胞癌变 致变剂
检测点检查功能↓
遗ห้องสมุดไป่ตู้不稳定性
复制忠实性↓
主要见于CDK4、CDK6过表达。 CDK4↑+ cyclin D结合↑ CDK4/cyclin D↑ CDKs表达↑
pRb
pRb磷酸化↑
E2F ↑
细胞增殖过度
G1/S过渡加速
细胞增殖异常
■ CDI表达不足和突变
肿瘤细胞常出现CDI(肿瘤抑制基因)表达不足或突变。▲ InK4失活
【p16 InK4基因失活原因】
Cyclin D1受Ig重链基因增强子影响
Cyclin D1表达↑
▲基因突变
Cyclin D1 T286突变
Cyclin D1泛素化受阻
Cyclin D1↑
细胞增殖异常
【Cyclin D过表达致肿瘤机制】
Cyclin D过表达 + 生长因子
可能
CDKs瀑布效应↑ 细胞增殖过度 易发生细胞癌变
■ CDK 表达异常
2. 原癌基因(proto-oncogene): 包括:src、ras、sis、myc、myb等在生理条件下参与调控细胞 增殖;转化为癌基因,使细胞增殖失控,细胞癌变。
3. 抑癌基因(supperession-oncogene ): 如:Rb、p53等,是一类在细胞增殖条件下参与负调控细胞增殖。
细胞增殖异常
蛋白类激素
固醇类激素
R在细胞膜上
R在细胞质中
细胞增殖异常
2. 细胞外信号的调控(Regulation of extracellular signals)
G1期有一个“限定点”(restriction point),决定细 胞是否进入周期。
(EGF、IGF、IL)
“限定点”主要受细胞外信号的调控。
■刺激信号(生长因子
【Check mechanism】
▲P53 : DNA 损 伤 部 位 的 AMT 磷 酸 化 P53 , 磷 酸 化 P53 上 调 p21Cipl基因转录,P21Cipl与CDK-cyclin复合物结合,抑制CDKs激 活,阻滞G1/S过渡,为DNA修复提供足够时间。 ▲ Cdc25:负责G2期处检查。
正常
P21cipl功能
细胞周期速度↓ 阻滞DNA复制
增殖细胞核抗原(PCNA) 【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(Impairment of checkpoint system) 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
肿瘤型 突变频率(%) 突变热点 肺癌 56 157,248,273 结肠癌 50 175,245,248,273 食道癌 45 不确定 卵巢癌 44 273 胰腺癌 44 273 皮肤癌 44 248、278 胃癌 41 不确定 头颈鳞癌 37 248 膀胱癌 34 280
细胞增殖异常
■
G2/M 交界处失察
细胞增殖异常
表2
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 前列腺癌 30 不确定 肝细胞癌 45 249 胶质癌 25 175、248 乳腺癌 22 175、248、273 子宫内膜癌 22 248 甲状腺癌 13 248、273 白血病 12 175、248 宫颈癌 7 273 软组织肉瘤 31 不确定
细胞增殖异常
▲染色体倒位(Chromosome inversion) Cyclin D1基因倒位于甲状旁腺启动子控制下 Cyclin D1蛋白合成↑ 甲状旁腺腺癌 (p15:q13)
▲染色体易位(Chromosome translocation)
Bcl-1 t(11:14) (q13:q32)易位
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
(二)平滑肌细胞增殖 (The Cell Proliferation in Smooth Muscle)
主要表现在:
(1) EGF、IGF、IL 、PDGF可促进平滑肌细胞由G0期 向G1期转变; (2)平滑肌细胞自分泌失调促进细胞增长高分泌PDGF、平 滑肌源性生长因子、平滑肌源性游走因子。 抑制细胞增长的生长因子:PDGF-AA和TGF-β 如:动脉粥样硬化(Atherosclerosis):两者水平失衡。
)
pRb E2F
■抑制信号(TGF-β)
下调cyclin和CDK4的表达和 促 进 P21wafl 、 P27kipl 和 P15ink4b 等 CDI 产生,使细胞 阻滞在G1期。
■细胞生长条件不具备
使 P16INK4a 和 P15INK4b 增 加 抑 制 Cyclin D-CDK4/6 复合物的 功能,细胞阻滞在G1期。
细胞增殖异常
一、细胞周期异常与疾病
(Abnormal cell cycle & diseases)
细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。
【Deregulation of cell cycle】
■细胞周期驱动失控(Cyclin、CDK和CDI表达异常)
■监控(检查)机制受损
(The impairment of checkpoint system)
第十二章 细胞增殖与凋亡 失调性疾病
教学目的与教学要求
1. 掌握细胞增殖和凋亡的概念 2.了解细胞增殖分化异常与相关疾病的关系 3. 掌握参与细胞裂周期基因 4.熟悉细胞分化调控异常与疾病 5. 熟悉P53 基因的作用机制 6.熟悉细胞凋亡的过程与调控