細胞增殖異常與疾病課件

細胞增殖異常與疾病概述細胞周期調(diào)控細胞周期相關(guān)的癌基因和抑癌基因細胞增殖異常與疾病細胞增殖活性的檢測方法

細胞增殖異常與疾病

概述：細胞是機體內(nèi)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位細胞的生長和增殖形成了生物體的生長繁衍細胞的異常增殖可能導致機體的疾病細胞周期

【細胞增殖過程】

細胞生長DNA復制細胞分裂

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

G1→S→G2→MG1期：DNA合成前期（RNA和蛋白質(zhì)合成)InterphaseS期：DNA合成期(DNA復制、組蛋白和非組蛋白合成）G2期：分裂前期（微絲、微管蛋白，成熟因子等合成）MphaseM期：分裂期三類細胞：

持續(xù)分裂細胞(continuouslydividingcell)：

腫瘤細胞，表皮，呼吸、消化、生殖道粘膜上皮，淋巴造血細胞、間皮細胞

不分裂細胞(nondividingcell)：

神經(jīng)元、骨骼肌、心肌細胞

靜止細胞(quiescentcell)（G0期）

腺體或腺樣器官的實質(zhì)細胞、間葉細胞：肝細胞等細胞周期素（Cyclin）細胞周期素依賴性激酶（Cyclin-dependentkinase,CDK)細胞周期調(diào)控機制的核心細胞周期素依賴性激酶抑制劑（CDKinhibitor,CKI)1、細胞周期自身調(diào)控機制

Keyspot：Cyclin、CDKs、CKI、Checkpointofcellcycle作用：激活CDK,決定CDK何時將何種底物磷酸化而推動細胞周期進行Cyclins主要通過泛素化降解【CDK活化與調(diào)控細胞周期】▲CDK2與cyclinE結(jié)合，CDK4、CDK6與cyclinD1、D2、D3結(jié)合pRb磷酸化游離E2F釋放↑啟動G1期DNA合成啟動S期▲CDK2與cyclinE和A結(jié)合后識別染色體ARS促進S期▲CDK1與cyclinA結(jié)合啟動G2期▲CDK1與cyclinB1結(jié)合+MPF（Mitosispromotingfactor)啟動M期

【CDKs活化部位與抑制部位】▲活化部位(CDK1Thr161)磷酸化：

CAK對CDK1活化部位磷酸化▲抑制部位（CDK1Thr14、Tyr15）去磷酸化：依賴于P80cdc25酶作用CyclinB與CDK1結(jié)合、磷酸化CAK對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【抑制途徑】▲CKIs通過直接結(jié)合CDK-cyclin復合物的磷酸化活化部位，抑制CDK的激酶活性。▲P16INK4a通過結(jié)合CDK4單體，阻斷它與cyclins的結(jié)合?！黾毎芷谛ｒ烖c（Checkpoint）細胞內(nèi)存在監(jiān)控機制—校驗點

DNA損傷校驗點G1/SCheckpointDNA復制校驗點S復制后DNA是否損傷G2/M紡錘體組裝校驗點--校驗點系統(tǒng)通過促進抑制通路或抑制激活通路使細胞周期停止--校驗點丟失可導致基因組的不穩(wěn)定→正常細胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞

G2期：Cdc25(P80)一個蛋白激酶結(jié)合在損傷的DNA上，激活Chk1（checkpointkinase）,Chk1使Cdc25失活，使其不能活化cdc2，導致細胞周期中斷。

MPF：mitosispromotingfactorCDC25為一種磷酸酶Cdc2基因的產(chǎn)物為CDK1，Cdc2為啟動有絲分裂所必須2影響細胞周期的細胞外因素G1期存在一個“限定點”（restrictionpoint），決定細胞是否進入周期。這“限定點”主要受細胞外信號的調(diào)控。

■刺激信號（生長因子）EGF、IGF、IL生長因子通過ras途徑，激活MAPK，MAPK進入細胞核內(nèi)，促進細胞增殖相關(guān)基因的表達。如通過一種未知的途徑激活c-myc，myc作為轉(zhuǎn)錄因子促進cyclinD、E2F等G1-S有關(guān)的許多基因表達，細胞進入G1期3細胞周期相關(guān)的癌基因和抑癌基因癌基因

sis癌基因編碼PDGF，可刺激具有該受體的腫瘤細胞增殖

fms癌基因編碼CSF-1受體中一條肽鏈CSF-1刺激骨髓細胞增殖ras癌基因

編碼細胞膜上單鏈鳥苷酸結(jié)合蛋白-小G蛋白當信號從細胞膜傳到ras蛋白→raf蛋白（具有絲氨酸、蘇氨酸蛋白激酶活性）活化→MAPK(Mitogen–activatedproteinkinase)磷酸化，促進細胞周期N:Ras-GTP激活下游信號分子Ras蛋白具GTPase活性,能水解結(jié)合的GTP，滅活Ras蛋白活性ras點突變，失去GTPase活性，使Ras蛋白活性長期保持myc癌基因編碼一種核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白（起轉(zhuǎn)錄因子作用），促進一些細胞分裂所需基因的轉(zhuǎn)錄c-jun和c-fos癌基因編碼轉(zhuǎn)錄因子AP-1的亞基，AP-1能調(diào)節(jié)許多基因轉(zhuǎn)錄，參與細胞增殖調(diào)節(jié)N:只在有絲分裂元刺激后短暫表達細胞周期異常與疾病

細胞過度增殖或不足的本質(zhì)是細胞周期調(diào)控異常。--細胞周期的驅(qū)動失控（Cyclin、CDK和CKI表達異常）

--監(jiān)控（檢查）機制受損（Theimpairmentofcheckpointsystem）細胞增殖異常與相關(guān)疾病

增殖異常增殖分化異常再生障礙性貧血惡性腫瘤前列腺肥大畸胎瘤動脈粥樣硬化先天畸形家族性紅細胞增多癥X-連鎖-球蛋白缺乏癥高IgM血癥惡性腫瘤細胞增殖異常機制

腫瘤細胞最顯著的特點生長失控和幼稚化（不分化）細胞不進入G0期，持續(xù)處于細胞周期1．細胞周期驅(qū)動機制失控Cyclins過表達（Overexpressionofcyclins）多種腫瘤cyclinD1、cyclinE過表達

●基因擴增CyclinD1過表達的主要原因乳腺癌、胃癌、食管癌存在CyclinD1基因擴增過度●染色體倒位（Chromosomeinversion）CyclinD1基因倒位于甲狀旁腺啟動子控制下CyclinD1蛋白合成↑甲狀旁腺腺癌●染色體易位（Chromosometranslocation)Bcl-1t(11:14)(q13:q32)易位CyclinD1受Ig重鏈基因增強子影響CyclinD1表達↑基因突變CyclinD1T286突變CyclinD1泛素化受阻CyclinD1↑【CyclinD過表達致腫瘤機制】CyclinD過表達+生長因子CDKs瀑布效應↑細胞增殖過度易發(fā)生細胞癌變

■

CDK表達異常主要見于CDK4、CDK6過表達。CDK4↑+cyclinD結(jié)合↑CDK4/cyclinD↑CDKs表達↑pRbpRb磷酸化↑細胞增殖過度E2F↑G1/S過渡加速■

CKI表達不足和突變

腫瘤細胞中常出現(xiàn)CKI表達不足或突變。

▲p16InK4基因失活

突變或缺失、染色體易位、p16InK4高度甲基化?！綧echanism】p16InK4基因表達↓CDK4與cyclinD結(jié)合↓細胞周期處在“易于”被啟動狀態(tài)

易發(fā)生細胞癌變

▲

Kip/Cip含量減少（DeficientexpressionofKip/Cip）

P21ciplcyclins/CDKs活性↓細胞周期速度↓

DNA聚合酶δ的輔助因子（PCNA）阻滯DNA復制

【Mechanism】

p53基因突變P21cip1轉(zhuǎn)錄↓DNA受損細胞增殖↑2.細胞周期監(jiān)控機制受損(Impairmentofcheckpointsystem)

主要原因：G1/S、G2/M檢查點異常失察結(jié)果：探測DNA損傷功能降低

（如發(fā)現(xiàn)不了DNA損傷，會導致基因缺失、易位、染色體重排等）

■G1/S交界處失察

▲P53進入S期DNA損傷修復成功G1/S檢查停頓G1期損傷DNA修復修復失敗細胞凋亡下調(diào)bcl-2表達、激活bax基因P53

▲P53突變或丟失易發(fā)生細胞癌變

致變劑檢測點檢查功能↓遺傳不穩(wěn)定性復制忠實性↓人類腫瘤p53基因突變熱點和頻率腫瘤型突變頻率（%）突變熱點腫瘤型突變頻率（%）突變熱點肺癌56157，248，273前列腺癌30不確定結(jié)腸癌50175，245，248，273肝細胞癌45249食管癌45不確定膠質(zhì)癌25175、248卵巢癌44273乳腺癌22175、248、273胰腺癌44273子宮內(nèi)膜癌22248皮膚癌44248、278甲狀腺癌13248、273胃癌41不確定白血病12175、248頭頸鱗癌37248宮頸癌7273膀胱癌34280軟組織肉瘤31不確定DNA病毒:SV40、HPV、腺病毒等P53蛋白失活

■

G2/M交界處失察

G2/M交界處DNA雙鏈斷裂激活DNA損傷檢查點阻止細胞進入M期誘導修復基因轉(zhuǎn)錄完成斷裂的DNA修復

▲失去G2/M檢查點的阻滯作用染色體發(fā)生重排、丟失檢測細胞增殖活性的常用方法核分裂計數(shù)

高倍視野法（highpowerfields,HPF)：400倍放大，1