第十三章细胞衰老、死亡与癌变第四节肿瘤细胞肿瘤（tumor，neoplasm）是一种基因病，但并非是遗传的：它是指细胞在致瘤因素作用下，基因发生了改变，失去对其生长的正常调控，导致异常增生。可分为良性和恶性肿瘤两大类。前者生长缓慢，与周围组织界限清楚，不发生转移，对人体健康危害不大。后者生长迅速，可转移到身体其它部位，还会产生有害物质，破坏正常器官结构，使机体功能失调，威肋生命。恶性肿瘤也叫癌症（cancer）是目前危害人类健康最严重的一类疾病。在美国，恶性肿瘤的死亡率仅次于心血管疾病而居第二位。据我国2000年卫生事业发展情况统计公报，城市地区居民死因第一位为恶性肿瘤，其次为脑血管病、心脏病。我国最为常见和危害性严重的肿瘤为肺癌、鼻咽癌、食管癌、胃癌、大肠癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、白血病及淋巴瘤等。肿瘤组织由实质和间质两部分构成，肿瘤实质是肿瘤细胞，是肿瘤的主要成分，具有组织来源特异性。肿瘤的间质起支持和营养肿瘤实质的作用，不具特异性，一般由结缔组织和血管组成有时还可有淋巴管。一、癌细胞的主要特征癌细胞有三个显著的基本特征即：不死性，迁移性和失去接触抑制。除此之外，癌细胞还有许多不同于正常细胞的生理、生化和形态特征。（一）癌细胞的形态特征癌细胞大小形态不一，通常比它的源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞，可达1:1，正常的分化细胞和之比仅为1:4-6。核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈非整倍态（aneuploidy），某些染色体缺失，而有些染色体数目增加。正常细胞染色体的不正常变化，会启动细胞调亡过程，但是癌细胞中，细胞调亡相关的信号通路产生障碍，也就是说癌细胞具有不死性。线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生，如嗜酸性细胞腺瘤中肥大的线粒体紧挤在细胞内，肝癌细胞中出现巨线粒体。细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常。细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗体(tumor associated antigen)。（二）癌细胞的生理特征细胞周期失控，就像寄生在细胞内的微生物，不受正常生长调控系统的控制，能持续的分裂
第十三章 细胞衰老、死亡与癌变 第四节 肿瘤细胞 肿瘤（tumor，neoplasm）是一种基因病，但并非是遗传的；它是指细胞在致瘤因素作用 下，基因发生了改变，失去对其生长的正常调控，导致异常增生。可分为良性和恶性肿瘤两大 类。前者生长缓慢，与周围组织界限清楚，不发生转移，对人体健康危害不大。后者生长迅 速，可转移到身体其它部位，还会产生有害物质，破坏正常器官结构，使机体功能失调，威胁 生命。 恶性肿瘤也叫癌症（cancer）是目前危害人类健康最严重的一类疾病。在美国，恶性肿瘤的 死亡率仅次于心血管疾病而居第二位。据我国 2000 年卫生事业发展情况统计公报，城市地区居 民死因第一位为恶性肿瘤，其次为脑血管病、心脏病。我国最为常见和危害性严重的肿瘤为肺癌、 鼻咽癌、食管癌、胃癌、大肠癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌、白血病及淋巴瘤等。 肿瘤组织由实质和间质两部分构成，肿瘤实质是肿瘤细胞，是肿瘤的主要成分，具有组织来 源特异性。肿瘤的间质起支持和营养肿瘤实质的作用，不具特异性，一般由结缔组织和血管组成， 有时还可有淋巴管。 一、癌细胞的主要特征 癌细胞有三个显著的基本特征即：不死性，迁移性和失去接触抑制。除此之外，癌细胞还有 许多不同于正常细胞的生理、生化和形态特征。 （一）癌细胞的形态特征 癌细胞大小形态不一，通常比它的源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞，可达 1:1， 正常的分化细胞和之比仅为 1:4-6。 核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈非整倍态（aneuploidy），某些 染色体缺失，而有些染色体数目增加。正常细胞染色体的不正常变化，会启动细胞凋亡过程，但 是癌细胞中，细胞凋亡相关的信号通路产生障碍，也就是说癌细胞具有不死性。 线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生，如嗜酸性细胞腺瘤中肥大的线粒体紧挤在细胞 内，肝癌细胞中出现巨线粒体。 细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常。细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗体 （tumor associated antigen）。 （二）癌细胞的生理特征 细胞周期失控，就像寄生在细胞内的微生物，不受正常生长调控系统的控制，能持续的分裂
与增殖。具有迁移性，细胞粘着和连接相关的成分（如ECM、CAM）发生变异或缺失，相关信号通路受阻，细胞失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运动能力，并且能产生酶类，使血管基底层和结缔组织穿孔使它向其它组织迁移（图13-10）。04wo.Prataraoteaterto图13-10肿瘤的迁移接触抑制丧失，正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长（图13-11）。NormalcellsNormalcelmonolayeCancercellsCancercellsgrowinclumps (foci)
与增殖。 具有迁移性，细胞粘着和连接相关的成分（如 ECM、CAM）发生变异或缺失，相关信号通 路受阻，细胞失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运 动能力，并且能产生酶类，使血管基底层和结缔组织穿孔，使它向其它组织迁移（图 13-10）。 图 13-10 肿瘤的迁移 接触抑制丧失，正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点， 即接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长（图 13-11）
图13-11肿瘤细胞失去接触抑制现象定着依赖性丧失，正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制调亡而存活，称为定着依赖性（anchoragedependence）。肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼脂、甲基纤维素等支撑物上生长。去分化现象，已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达20余种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。对生长因子需要量降低，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞，是因为自分泌或其细胞增殖的信号途径不依赖于生长因素。某些固体瘤细胞还能释放血管生成因子，促进血管向肿瘤生长。获取大量繁殖所需的营养物质。代谢旺盛，肿瘤组织的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明显降低，DNA和RNA的含量均明显增高。蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织的蛋白质分解产物，结果可使机体处于严重消耗的恶病质（cachexia）状态。线粒体功能障碍，即使在氧供应充分的条件下也主要是糖酵解途径获取能量。与三个糖酵解关键酶（已糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶）活性增加和同工酶谱的改变，以及糖原异生关键酶活性降低有关。可移植性，正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细胞具有可移植性，如人的肿瘤细胞可移植到鼠类体内，形成移植瘤。二、肿瘤形成肿瘤形成(oncogenesis)的过程包括始发突变、潜伏、促癌和演进。始发突变是指细胞在致癌物的作用下发生了基因突变，但是突变发生后如果没有适当的环境不会发展为肿瘤，此阶段称为潜伏期；促癌是指在促癌剂（刺激细胞增长的因子，如激素）作用下开始增殖的过程，促癌因子的作用是可逆的，如果去除，引起扩增的克隆就会消失；演进是指肿瘤在生长过程中越来越变得具有侵袭力的过程，是不可逆的。肿瘤形成往往涉及许多基因的突变，需要十到数十年的时间，因而恶性肿瘤通常属于老年性疾病。。（一）肿瘤形成的内因恶性肿瘤的形成往往涉及多个基因的改变，与原癌基因、抑癌基因突变的逐渐积累有关。1.原癌基因原癌基因（oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞
图 13-11 肿瘤细胞失去接触抑制现象 定着依赖性丧失，正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才 能抑制凋亡而存活，称为定着依赖性（anchorage dependence）。肿瘤细胞失去定着依赖性，可 以在琼脂、甲基纤维素等支撑物上生长。 去分化现象，已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达 20 余种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白） 是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。 对生长因子需要量降低，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞，是因 为自分泌或其细胞增殖的信号途径不依赖于生长因素。某些固体瘤细胞还能释放血管生成因子， 促进血管向肿瘤生长。获取大量繁殖所需的营养物质。 代谢旺盛，肿瘤组织的 DNA 和 RNA 聚合酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明显降低， DNA 和 RNA 的含量均明显增高。 蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织的蛋白质 分解产物，结果可使机体处于严重消耗的恶病质（cachexia）状态。 线粒体功能障碍，即使在氧供应充分的条件下也主要是糖酵解途径获取能量。与三个糖酵 解关键酶（己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶）活性增加和同工酶谱的改变，以及糖原异生 关键酶活性降低有关。 可移植性，正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细 胞具有可移植性，如人的肿瘤细胞可移植到鼠类体内，形成移植瘤。 二、肿瘤形成 肿瘤形成(oncogenesis)的过程包括始发突变、潜伏、促癌和演进。始发突变是指细胞在致癌 物的作用下发生了基因突变，但是突变发生后如果没有适当的环境不会发展为肿瘤，此阶段称为 潜伏期；促癌是指在促癌剂（刺激细胞增长的因子，如激素）作用下开始增殖的过程，促癌因子 的作用是可逆的，如果去除，引起扩增的克隆就会消失；演进是指肿瘤在生长过程中越来越变得 具有侵袭力的过程，是不可逆的。肿瘤形成往往涉及许多基因的突变，需要十到数十年的时间， 因而恶性肿瘤通常属于老年性疾病。 （一）肿瘤形成的内因 恶性肿瘤的形成往往涉及多个基因的改变，与原癌基因、抑癌基因突变的逐渐积累有关。 1. 原癌基因 原癌基因（oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的， 在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞
过度增殖，从而形成肿瘤。原癌基因的产物主要包括（表13-2，图13-12）：①生长因子，如sis，②生长因子受体，如fms、erbB，③蛋白激酶及其它信号转导组分，如src、ras、raf，④细胞周期蛋白，如bcl-1，③细胞凋亡调控因子，如bcl-2，③转录因子，如myc、fos、jun。表13-1一些原癌基因的功能功能原癌基因相关肿瘤生长因子Erwing网瘤siserb-B受体酪氨酸激酶，EGF受体星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌胃癌、睡唾腺癌fims髓性白血病受体酪氨酸激酶，CSF-1受体rasG-蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌src鲁斯氏肉瘤非受体酪氨酸激酶慢性髓性白血病Abl-1非受体酪氨酸激酶raf腮腺肿瘤MAPKKK，丝氨酸/苏氨酸激酶信号转导连接蛋白白血病vavBurkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血转录因子myc病结肠癌myb转录因子fos转录因子骨肉瘤?转录因子junerb-A转录因子急性非淋巴细胞白血病bcl-1B细胞淋巴瘤cyclinD1
过度增殖，从而形成肿瘤。 原癌基因的产物主要包括（表 13-2，图 13-12）：①生长因子，如 sis，②生长因子受体，如 fms、erbB，③蛋白激酶及其它信号转导组分，如 src、ras、raf，④细胞周期蛋白，如 bcl-1，⑤ 细胞凋亡调控因子，如 bcl-2，⑥转录因子，如 myc、fos、jun。 表 13-1 一些原癌基因的功能 原癌基因 功能 相关肿瘤 sis 生长因子 Erwing 网瘤 erb-B 受体酪氨酸激酶，EGF 受体 星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、 胃癌、唾腺癌 fms 受体酪氨酸激酶，CSF-1 受体 髓性白血病 ras G-蛋白 肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌 src 非受体酪氨酸激酶 鲁斯氏肉瘤 Abl-1 非受体酪氨酸激酶 慢性髓性白血病 raf MAPKKK，丝氨酸/苏氨酸激酶 腮腺肿瘤 vav 信号转导连接蛋白 白血病 myc 转录因子 Burkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血 病 myb 转录因子 结肠癌 fos 转录因子 骨肉瘤 jun 转录因子 ? erb-A 转录因子 急性非淋巴细胞白血病 bcl-1 cyclinD1 B 细胞淋巴瘤
OGrowthfactorse.g., PDGF (sis)R-Growthfactorreceptore.g.,EGFreceptor(erbB)广Src(src3Ras (ras)Cyclin CdkRaf (rat)Proteinkinasesoproteinsthatactivateproteinkinases4Proteins thatcontrolcell cyclee.g.CyclinD(bcl-1)EProteinsthataffectapoptosise.g.,Bcl-2(bcl-2)Transcriptionfactorse.g.,Myc (myc)图13-12原癌基因的产物早在1911年Rous发现鸡肉瘤无细胞滤液能引起鸡产生新的肉瘤，几十年后，他证实了病原体为罗氏病毒（Rous'ssarcomavirus,RSV），为此获得1966年的诺贝尔奖。1970年Temin和Batimore证实RSV是一种反转录病毒，获1975年诺贝尔奖。1970sH.Varmus和J.M.Bishop研究小组发现RSV中的致瘤基因是src基因，但是用src的cDNA（complementaryDNA）和其他基因组DNA杂交，发现src的同源物普遍存在于动物细胞（如鸡、鸭、果蝇）。原来src编码一种胞质酪氨酸激酶，参与细胞增殖相关的信号转导，是细胞的正常组分。由于RSV、ASV等反转录病毒的基因组是整合在宿主基因组上复制的，会将宿主的某些基因复制到了自身的基因组中，因此被这样的病毒感染的细胞，Src基因拷贝就增多了，引起细胞过度增殖。为了区别起见将存在于正常细胞中的癌基因序列称为c-onc，而把存在于病毒中的称为v-onc。从结构上看c-onc是间断的，存在内含子，这是真核基因的特点。而v-onc是连续的，基因跨度较小。2. 抑癌基因抑癌基因也称为抗癌基因。早在1960s，有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又可重新出现恶变细胞。这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌
图 13-12 原癌基因的产物 早在 1911 年 Rous 发现鸡肉瘤无细胞滤液能引起鸡产生新的肉瘤，几十年后，他证实了病 原体为罗氏病毒（Rous’s sarcoma virus, RSV），为此获得 1966 年的诺贝尔奖。1970 年 Temin 和 Batimore 证实 RSV 是一种反转录病毒，获 1975 年诺贝尔奖。 1970s H. Varmus 和 J. M. Bishop 研究小组发现 RSV 中的致瘤基因是 src 基因，但是用 src 的 cDNA（complementary DNA）和其他基因组 DNA 杂交，发现 src 的同源物普遍存在于动物细胞 （如鸡、鸭、果蝇）。原来 src 编码一种胞质酪氨酸激酶，参与细胞增殖相关的信号转导，是细胞 的正常组分。由于 RSV、ASV 等反转录病毒的基因组是整合在宿主基因组上复制的，会将宿主 的某些基因复制到了自身的基因组中，因此被这样的病毒感染的细胞，src 基因拷贝就增多了， 引起细胞过度增殖。为了区别起见将存在于正常细胞中的癌基因序列称为 c-onc，而把存在于病 毒中的称为 v-onc。从结构上看 c-onc 是间断的，存在内含子，这是真核基因的特点。而 v-onc 是 连续的，基因跨度较小。 2. 抑癌基因 抑癌基因也称为抗癌基因。早在 1960s，有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂 种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又可 重新出现恶变细胞。这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢 失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌
抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，和抑制细胞迁移，因此起负调控作用，常认为抑癌基因的突变是隐性的。抑癌基因的产物主要包括（表13-3）：①转录调节因子，如Rb、p53：②负调控转录因子，如WT；③周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI)，如p15、p16、p21；④信号通路的抑制因子，如rasGTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN)；③DNA修复因子，如BRCA1、BRCA2。③与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分，如：APC、Axin等。抑癌基因失活的途径：①等位基因隐性作用，失活的抑癌基因之等位基因在细胞中起隐性作用，即一个拷贝失活，另一个拷贝仍以野生型存在，细胞呈正常表型。只有当另一个拷贝失活后才导致肿瘤发生，如Rb基因。②抑癌基因的显性负作用（dominantnegative）：抑癌基因突变的拷贝在另一野生型拷贝存在并表达的情况下，仍可使细胞出现恶性表型和癌变，并使野生型拷贝功能失活。这种作用称为显性负作用或反显性作用。如近年来证实突变型p53和APC蛋白分别能与野生型蛋白结合而使其失活，进而转化细胞。③单倍体不足假说（Haplo-insufficiency）：某些抗癌基因的表达水平十分重要，如果一个拷贝失活，另一个拷贝就可能不足以维持正常的细胞功能，从而导致肿瘤发生。如DCC基因一个拷贝缺失就可能使细胞粘膜附功能明显降低，进而丧失细胞接触抑制，使细胞克隆扩展或呈恶性表型。表 13-3一些抑癌基因的功能抑癌基因功能相关肿瘤Rb转录调节因子RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌p53转录调节因子成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷状细胞肺癌WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝WT母细胞瘤负调控转录因子神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神NF-1GAP，rasGTP酶激活因子经纤维瘤DCC细胞粘附分子直肠癌、胃癌p21CDK抑制因子前列腺癌p15成胶质细胞瘤CDK4、CDK6抑制因子BRCA1DNA修复因子，与RAD51作用乳腺癌、卵巢癌BRCA2DNA修复因子，与RAD51作用1乳腺癌、胰腺癌PTEN磷酯酶成胶质细胞瘤APCWNT信号转导组分结肠腺瘤性息肉，结/直肠癌
抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，和抑制细胞迁移，因此起负调控作用，通 常认为抑癌基因的突变是隐性的。 抑癌基因的产物主要包括（表 13-3）：①转录调节因子，如 Rb、p53；②负调控转录因子， 如 WT；③周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如 p15、p16、p21；④信号通路的抑制因子， 如 ras GTP 酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）；⑥DNA 修复因子，如 BRCA1、BRCA2。⑥ 与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分，如：APC、Axin 等。 抑癌基因失活的途径：①等位基因隐性作用，失活的抑癌基因之等位基因在细胞中起隐性 作用，即一个拷贝失活，另一个拷贝仍以野生型存在，细胞呈正常表型。只有当另一个拷贝失活 后才导致肿瘤发生，如 Rb 基因。②抑癌基因的显性负作用（dominant negative）：抑癌基因突变 的拷贝在另一野生型拷贝存在并表达的情况下，仍可使细胞出现恶性表型和癌变，并使野生型拷 贝功能失活。这种作用称为显性负作用或反显性作用。如近年来证实突变型 p53 和 APC 蛋白分 别能与野生型蛋白结合而使其失活，进而转化细胞。③单倍体不足假说（Haplo-insufficiency）： 某些抗癌基因的表达水平十分重要，如果一个拷贝失活，另一个拷贝就可能不足以维持正常的细 胞功能，从而导致肿瘤发生。如 DCC 基因一个拷贝缺失就可能使细胞粘膜附功能明显降低，进 而丧失细胞接触抑制，使细胞克隆扩展或呈恶性表型。 表 13-3 一些抑癌基因的功能 抑癌基因 功能 相关肿瘤 Rb 转录调节因子 RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌 p53 转录调节因子 星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌、 成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷状细胞肺癌 WT 负调控转录因子 WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝 母细胞瘤 NF-1 GAP，ras GTP 酶激活因子 神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神 经纤维瘤 DCC 细胞粘附分子 直肠癌、胃癌 p21 CDK 抑制因子 前列腺癌 p15 CDK4、CDK6 抑制因子 成胶质细胞瘤 BRCA1 DNA 修复因子，与 RAD51 作用 乳腺癌、卵巢癌 BRCA2 DNA 修复因子，与 RAD51 作用 乳腺癌、胰腺癌 PTEN 磷酯酶 成胶质细胞瘤 APC WNT 信号转导组分 结肠腺瘤性息肉，结/直肠癌
Rb（人类视网膜细胞瘤）基因是第一个被克隆的抑癌基因。Rb的突变导致视网膜瘤。散发性Rb发生较晚，一般只危及一眼，遗传性Rb往往危及双眼，3岁左右发病形成多个肿瘤（图13-13)。在Gi期Rb与E2F结合，抑制E2F的活性，在G/S期Rb被CDK2磷酸化失活而释放出转录因子E2F，促进蛋白质的合成（图13-14）。Retinal cellRB geneRetinal cellMutatedRBgeneinheritedfromparentNormalcellgrowth2SpontaneousmutationinonecopyotRBgeneSpontaneousmutationinsecondNormalcellcopyotRBgeneNormal8growthcellgrowth+NormalSpontaneouscellNormalutationinsecondgrowthcopyotRBgenecellLossgrowthofgrowth￥controlNormalLosscellofgrowthgrowthcontrol(a)(b)Copyrgpt.1999 JohnSonas feserued图13-13散发性和遗传性Rb功能丧失的机理APC基因最初是在结肠腺瘤样息肉（adenomatouspolyposis coli）病人中发现的，并以此命名。APC基因定位于染色体5q21-22，属于Wnt信号途径的负调控因子，APC蛋白可与β-catenin连接，促进β-catenin降解，而β-catenin在细胞内积累后，可进入细胞核，与T细胞因子TCF结合，促进相关基因的表达。DcC基因亦称结直肠癌缺失基因（deletedincolorectalcarcinoma），氨基酸顺序与神经细胞粘附分子（N-CAM）及其它相关的细胞表面糖蛋白十分相似。该基因失活，可导致细胞的生物学行为，如细胞粘附、接触性抑制及运动发生重要改变，使细胞朝恶性化方向演变，并容易发生转移，DCC基因在胃癌中的缺失率为40%~60%左右
Rb（人类视网膜细胞瘤）基因是第一个被克隆的抑癌基因。Rb 的突变导致视网膜瘤。散 发性 Rb 发生较晚，一般只危及一眼，遗传性 Rb 往往危及双眼，3 岁左右发病形成多个肿瘤 （图 13-13）。在 G1 期 Rb 与 E2F 结合，抑制 E2F 的活性，在 G1/S 期 Rb 被 CDK2 磷酸化失活 而释放出转录因子 E2F，促进蛋白质的合成（图 13-14）。 图 13-13 散发性和遗传性 Rb 功能丧失的机理 APC 基因最初是在结肠腺瘤样息肉（adenomatous polyposis coli）病人中发现的，并以此 命名。APC 基因定位于染色体 5q21-22，属于 Wnt 信号途径的负调控因子，APC 蛋白可与 β- catenin 连接，促进 β-catenin 降解，而 β-catenin 在细胞内积累后，可进入细胞核，与 T 细胞因 子 TCF 结合，促进相关基因的表达。 DCC 基因亦称结直肠癌缺失基因（deleted in colorectal carcinoma），氨基酸顺序与神经细胞 粘附分子（N-CAM）及其它相关的细胞表面糖蛋白十分相似。该基因失活，可导致细胞的生物学 行为，如细胞粘附、接触性抑制及运动发生重要改变，使细胞朝恶性化方向演变，并容易发生转 移，DCC 基因在胃癌中的缺失率为 40%~60%左右
E2FpRbCdkactivationPE2FpRb??E2FDNAV+mRNA+EncodedproteinSss业5GCOPPOt1W图13-14Rb基因的作用3.原癌基因的激活恶性肿瘤的发生归根到底是因为原癌基因的激活和抑癌基因的功能丧失，往往涉及多个基因的改变。原癌基因的激活方式多种多样，但概括起来无非是基因本身或其调控区发生了变异，导致基因的过表达，或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤（图13-15）。如在肝癌中cyclinA过渡表达，在乳腺癌中常有cyclinA、B、Di、E等过渡表达
图 13-14 Rb 基因的作用 3. 原癌基因的激活 恶性肿瘤的发生归根到底是因为原癌基因的激活和抑癌基因的功能丧失，往往涉及多个基 因的改变。原癌基因的激活方式多种多样，但概括起来无非是基因本身或其调控区发生了变异， 导致基因的过表达，或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤（图 13-15）。如在肝癌中 cyclinA 过渡表达，在乳腺癌中常有 cyclinA、B、D1、E 等过渡表达
Encodedproteinwithalteredstructure/functionMutationordeletionaIncreasedsynthesisProto-Regulatoryof encodedproteinMutationregiononcogeneDordeletionCOR二具Protein encodedADNAbyproto-oncogeneAprotein-codinggeneregulatorytranslocated tromdistantsequenceOsite fuses with portionoftranslocatedgenecausingformationfromdistantSynthesis ofa proteinofafusiongenesitealterscontainingportionsexpressionofencodedbydifferentdownstreamgenegenes.Thefusion proteinis no longerundernormal controlIncreasedsynthesisofencodedproteinCopyright 1999JohnWInc.Allrightsreservec图13-15原癌基因激活的可能途径1. 点突变ras基因家族，均以点突变为主，如膀胱癌细胞中克隆出来的c-Ha-ras基因与正常细胞的相比仅有一个核苷酸的差异。2.DNA重排原癌基因在正常情况下表达水平较低，但当发生染色体的易位或倒位时，处于活跃转录基因强启动子的下游，而产生过度表达。如Burkitt淋巴瘤细胞的染色体易位，使c-myc与IG重链基因的调控区为邻，由于免疫球蛋白重链基因表达十分活跃，其启动子为强启动子，且在CH-VH之间还有增强子区，致使c-myc过表达。再如在良性甲状旁腺肿瘤患者的染色体中，cyclinDi基因倒位处于甲状旁腺素基因启动子下游而过渡表达，使细胞出现异常增殖。染色体易位的主要原因是人类染色体存在着脆性位点，而染色体重排的断裂热点多位于脆性位点。恶性肿瘤的染色体重排是获得性的体细胞变化，而不是发生在生殖细胞内的变化。3.插入激活某些不含V-onc的弱转化逆转录病毒，其前病毒DNA插入宿主DNA中，引起插入突变
图 13-15 原癌基因激活的可能途径 1. 点突变 ras 基因家族，均以点突变为主，如膀胱癌细胞中克隆出来的 c-Ha-ras 基因与正常细胞的相 比仅有一个核苷酸的差异。 2. DNA 重排 原癌基因在正常情况下表达水平较低，但当发生染色体的易位或倒位时，处于活跃转录基 因强启动子的下游，而产生过度表达。如 Burkitt 淋巴瘤细胞的染色体易位，使 c-myc 与 IG 重链 基因的调控区为邻，由于免疫球蛋白重链基因表达十分活跃，其启动子为强启动子，且在 CH-VH 之间还有增强子区，致使 c-myc 过表达。再如在良性甲状旁腺肿瘤患者的染色体中，cyclinD1基 因倒位处于甲状旁腺素基因启动子下游而过渡表达，使细胞出现异常增殖。 染色体易位的主要原因是人类染色体存在着脆性位点，而染色体重排的断裂热点多位于脆 性位点。恶性肿瘤的染色体重排是获得性的体细胞变化，而不是发生在生殖细胞内的变化。 3. 插入激活 某些不含 v-onc 的弱转化逆转录病毒，其前病毒 DNA 插入宿主 DNA 中，引起插入突变
如逆转录病毒MoSV感染鼠类成纤维细胞后，病毒两端各有一个相同的亢长末端重复序列（LTR）它们不编码蛋白质，而含有启动子、增强子等调控成分，病毒基因组的LTR整合到细胞癌基因c-mos邻近处，使c-mos处于LTR的强启动子和增强子作用之下而被激活，导致成纤维细胞转化为肉瘤细胞，再如鸟类白血病病毒ALV不含v-onc，但插入c-myc的上游，导致基因过度表达。4.基因扩增在某些造血系统恶性肿瘤中，癌基因扩增是一个极常见的特征，如前髓细胞性白血病细胞系和这类病人的白血病细胞中，c-myc扩增8~32倍。癌基因扩增的染色体结构有：①双微体（doubleminutechromosomes，DMs），无着丝粒，成对分布于细胞中的微小染色体（图13-16）；②均染区（homogenouslystainedregion，HSR），是染色局部扩增形成的（图13-17）：③姊妹染色单体非均等交换（unequal sisterchromatidexchange，USCE），G2期由于姊妹染色单体之间发生了非均等交换，结果一个子细胞中该染色体较长，具有同源重复（基因扩增），另一个细胞中对应的染色体较短（基因删除）。其中DMS和HSR是最常见的类型，在具有DMS或HSR的直肠癌患者中c-mycmRNA含量是正常人的30倍。图13-16Myc基因扩增形成双微核（黄色）的核型引自MolecularBiologyoftheCell.4thed.2002
如逆转录病毒 MoSV 感染鼠类成纤维细胞后，病毒两端各有一个相同的冗长末端重复序列（LTR）， 它们不编码蛋白质，而含有启动子、增强子等调控成分，病毒基因组的 LTR 整合到细胞癌基因 c-mos 邻近处，使 c-mos 处于 LTR 的强启动子和增强子作用之下而被激活，导致成纤维细胞转化 为肉瘤细胞，再如鸟类白血病病毒 ALV 不含 v-onc，但插入 c-myc 的上游，导致基因过度表达。 4. 基因扩增 在某些造血系统恶性肿瘤中，癌基因扩增是一个极常见的特征，如前髓细胞性白血病细胞 系和这类病人的白血病细胞中，c-myc 扩增 8~32 倍。癌基因扩增的染色体结构有：①双微体 （double minute chromosomes，DMs），无着丝粒，成对分布于细胞中的微小染色体（图 13-16）； ②均染区（homogenously stained region，HSR），是染色局部扩增形成的（图 13-17）；③姊妹染色 单体非均等交换（unequal sister chromatid exchange，USCE），G2 期由于姊妹染色单体之间发生了 非均等交换，结果一个子细胞中该染色体较长，具有同源重复（基因扩增），另一个细胞中对应 的染色体较短（基因删除）。其中 DMS 和 HSR 是最常见的类型，在具有 DMS 或 HSR 的直肠癌 患者中 c-myc mRNA 含量是正常人的 30 倍。 图 13-16 Myc 基因扩增形成双微核（黄色）的核型 引自 Molecular Biology of the Cell. 4th ed. 2002