1、肿瘤的生物学特性肿瘤的生物学特性增生、浸润与转移增生、浸润与转移 一、肿瘤的概念：一、肿瘤的概念： 以往概念：以往概念：（现象） 机体组织细胞 物理 各种致癌、促癌因素 化学 生物学 持续异常增生 新生长物/新生物 无止境异常增生 （neogrowth/neoplasm） 失分化 功能不协调 目前目前概念概念： （本质） 1.多基因参与多基因参与，通常2个/2个以上癌/抑制基因（除Rb例外） 按一定方式组合 例如： 结肠癌 脑胶质瘤 肺癌 APC P53 RAS RAS Interferons c-myc P53 MTS1 erb2(EGFR) DCC MTS2 Rb EGFR P53 3P
2、基因改变：基因改变： 缺失（等位基因杂合子、纯合子缺失） 重排 断裂 突变（误义、无义、丢失、插入、接驳） 改变结果：改变结果： 原癌基因激活 抑癌基因失活 2.多步骤发生多步骤发生，一次性严重DNA损伤 细胞死亡 多次性突变 细胞转化 恶性细胞克隆 *肿瘤是一种多基因、经历多步骤突变所起的细胞克隆性肿瘤是一种多基因、经历多步骤突变所起的细胞克隆性 进化性疾病进化性疾病 3.细胞周期失控细胞周期失控：许多原癌/抑制基因直接/间接参与细胞 周期调控 原癌/抑制基因突变 细胞周期失控 增生过多 凋亡过少 肿瘤形成 *肿瘤是一类细胞周期疾病肿瘤是一类细胞周期疾病 综上所述：肿瘤是多基因经历多步骤变化
3、导致细胞周期肿瘤是多基因经历多步骤变化导致细胞周期紊乱，使细胞失控性生长而形成的新生物（新生长物）紊乱，使细胞失控性生长而形成的新生物（新生长物）不同致癌（促癌）因素 不同部位不同基因改变 不同器官 的肿瘤 不同组织类型 （具有不同的生物学特性） 失控性增生失控性增生恶性肿瘤的共同生物学特性 浸润浸润 转移转移 二二 肿瘤细胞失控性增生肿瘤细胞失控性增生 (一一) 细胞周期细胞周期 (cell cycle) 合 成 物 质 水 平 蛋白质 RNA DNA 细胞间期 G1(DNA合成前期) (interphase) (DNA合成期) G2(DNA合成后期) 有丝分裂期 M (mitosis) 静
4、止期 Go 细胞离开细胞分裂周期，处于静止状态， (quiescence) 但保持增殖能力 G1 G2 Go M 有丝分裂期有丝分裂期 (mitosis) 前期 染色体凝集，中心粒移向核两端，核 prophase 仁解体，核膜消失 中期 纺锤体形成，染色体排列在中间，形 metaphase 成赤道板 后期 姐妹染色体分开，移向两极 anaphase 末期 子核形成，胞质分裂 telophase (二二)细胞周期调控机理细胞周期调控机理 1.细胞周期调控机制的核心细胞周期调控机制的核心 CDKs (cyclin-dependent kinase) CDKs: 一组由CDK基因所编码的蛋白激酶，细
5、胞周期素 依赖性激酶 这组蛋白激酶的共同特性，主要是： 大小非常接近，分子量在3540KD； 40以上氨基酸相同； 主要功能均在细胞周期调控中起核心作用 人类CDKS已发现的主要成员有： CDK1(CDC2) CDK5 CDK2 CDK6 CDK4 CDK7 CDKs主要功能：各自在细胞周期的特定时间被激活，对相应底物磷酸化，从而驱动细胞完成生长、分裂这一完整的细胞周期；CDKs在发挥细胞周期调控作用的整个过程中，含量不变，活性/非活性比例变化。CDKS活性状态的调控： Cyclins CKI (1)cyclin 的起伏 CAK Weel/cdc25 + (2)CAK的磷酸化 CDKs (3)
6、Weel/cdc25磷酸化/去磷酸化 + (4)CKIs的抑制 (1)cyclins对对CDKS 活性的调控活性的调控 cyclins是调控CDKS在细胞周期呈特定时间激活（时相性 激活）的关键因子， 人类cyclins（细胞周期素）主要成员有： cyclin D1.2.3(由CCND1.CCND2.CCND3基因编码) cyclin E cyclin A cyclin B1 cyclins对CDK的调控机理： cyclins水平在细胞周期呈时相性起伏水平在细胞周期呈时相性起伏 cyclins分别在细胞周期不同时相呈高峰表达：分别在细胞周期不同时相呈高峰表达： 特定的特定的CDK被特定的被特定
7、的cyclin结合并激活结合并激活 cyclin D1. 2. 3 / CDK2. 4. 5. 6 它们的结合 G1期运行必要条件 cyclin E / CDK2 S 期启动 cyclin A / CDK2 G2期启动，运行 cyclin B1 /CDC2(CDK1) M 期启动，运行 调节亚单位 催化亚单位 Cyclin CDK cyclin-CDK复合物 （非活性态） （活性态） cyclin的分子结构（功能区） 细胞周期素盒* 与CDK结合区域 (cyclin box) (调节亚单位，100aa ) 裂解盒 控制cyclin降解 （destruction box） 特别区间 引导CDK到
8、特定底物/部位 * 若该区突变,则调节CDK功能丧失 CDK的分子结构（功能区） 催化亚单位，300aa,在该区内 CDK2: Thr 160(苏) CDK1: Thr 161(苏) 非活化态下： 活化态下： “T”环遮盖 该处被暴露才有可能 被磷酸化而激活， （由CAK完成） （2）CAK对对cyclin-CDK复合物中复合物中CDKThr160/161的磷酸化的磷酸化 CAK：cyclin-dependent kinase-activated kinase CDK激活性蛋白激酶 结构：其分子结构是一种cyclin-CDK 复合物 调节亚单位 催化亚单位 cyclin H CDK7 (MO
9、15) 为高度保守的CDK相关蛋白激酶 机理：CAK中CDK7-thr170的磷酸化是发挥CAK激酶 活性的关键（也象其它cyclin-CDK 复合物激活 原理一样）,能激活所有cyclin-CDK cyclin D-CDK4-thr160 cyclin H-CDK7-Thr170 cyclin D-CDK2-thr160 (CAK) cyclin E-CDK2-thr160 cyclin A-CDK2-thr160 cyclin B1-CDC2-thr161 例： pRb-E2F pRb- +E2F（3）Weel / CDC25 对对cyclin-CDK复合物中复合物中 CDK-thr 14
10、/tyr15*的磷酸化的磷酸化/去磷酸化去磷酸化 Weel CDC25 性质：一种蛋白激酶 磷酸酶家族 CDC25 A.B.C 作用：促进底物磷酸化磷酸化 使底物去磷酸化去磷酸化 CDC25 A.B.C分别在G1.S.G2 发挥对CDK的调控 * CDK分子近NH4 端 CDC2Thr14(苏氨酸残端) CDK2Tyr15(酪氨酸残端) Weel/CDC25是一对作用相反的酶，通过控制 CDK-Thr14/tyr15的磷酸化/去磷酸化， 进一步控制CDK的活性(4)CKIs对对CDK活性的负调节（抑制）作用活性的负调节（抑制）作用CKIs细胞周期依赖性蛋白激酶抑制物（CDK inhibitor
11、） 由CKI基因编码的蛋白质家族分类 P21 CIP1/WAF1 P16 INK P27K2P1 P15INK4 序列同源性 40 3882功能:与CDK2 、CDK4抑制有关 与CDK4、CDK6抑制有关 机理:未确切清楚个别情况如下：个别情况如下： P16INK4 + CDK4 P16INK4 -CDK4 CDK4 +cyclin X CKI cyclin-CDK cyclin-CDK-CKI 大多数情况如下：大多数情况如下：生理性调节： TGF- P15 cAMP P16 （转录水平） cyclin-CDK P27 (转录后水平) EGF (Go 期) PDGF P21 （转录水平） F
12、GF CKI蛋白水平变化：细胞周期时相起伏（与cyclins似） 当细胞周期在G1/S交界处，泛肽化依赖性蛋白质水解 机制 CKI降解 细胞进入S期 综上所述：细胞周期能够运行完成细胞周期， 从G1 S G2 M 最终使细胞一分为二，是依靠上述的四方面机制： cyclins、CAK、Weel/CDC25、 CKI调控处于不同 时期的CDKs的活性状态而实施的,其中CDKs的激活 是整个事件的关键。然而，细胞能否进入细胞周期 的运行，运行过程是否忠实无误，则还有赖于细胞 周期的驱动和监控两方面。 2细胞周期的驱动机制（细胞周期的驱动机制（R点的通过）点的通过） 目的目的:启动启动G1 S (Re
13、striction point) 综上所见：pRb为主要制动分子，通过pRb的磷酸化状态 控制细胞周期的启动 周期启动前：低磷酸化pRb/E2F 周期启动时：CDK4激活 pRb + E2F pRb失去对细胞周期的抑制 结果：细胞周期跨过R点从G1 S E2F启动S期DNA合成、转录及相关蛋白合成3细胞周期的监控机制（检测点的检测作用）细胞周期的监控机制（检测点的检测作用） 目的：检测目的：检测DNA复制的复制的 忠实性忠实性 (check point) (1) 检测点的类型：检测点的类型： 从功能角度: DNA损伤检测点：检测DNA损伤、修复/合成错误 时相次序检测点：确保细胞周期时相的严格
14、次序，不重复性 从机制角度： 传感器部分：发现DNA损伤/错误，转换成信号传到下一部分； 制动部分：根据发现问题的信号制动细胞周期停顿； 检修部分：对DNA损伤/错误部分作修理； 处理部分：根据修检结果，决定细胞的归宿 检修好 继续以后的细胞周期 无法检修 凋亡（2）DNA损伤检测的机制损伤检测的机制 G1期检测点的监控期检测点的监控: 各种损伤因素 DNA损伤 信号 P53蛋白 P21WAF1 结合 cyclin-CDK-p21 WAF1 物理（放射线） （转录水平调节） 化学（缺氧） 生物（病毒） 结果：抑制细胞G1 S向前运行，为DNA修复提供足够的时间。 （P21 WAF1为细胞周期通
15、用性抑制物 可在多个周期时相发挥作用） G2期检测点的监控期检测点的监控： DNA损伤 激活 hATM/hATR （蛋白激酶） chk1 （蛋白激酶） CDC25-ser.216 （磷酸酶） + 1433蛋白 （1433）-CDC25-Ser-216 (CDC25失活失活) cyclnB1/CDC2-thr14/tyr15 cyclinB1/CDC2-thr14/tyr15- 结果：CDC2不能被激活，抑制细胞G2 M，而中止于G2期 （3）时相次序检测的监控）时相次序检测的监控 通过不同类型的cyclin呈时相性起伏，特异性地结合特 定的CDK，从而使CDK呈时相地激活，有序地推进细 胞周期
16、时相运行； S期和G2-M期分别有不同的促进因子 SPF（S-phase promoting factor）和 MPF（M-phase promoting factor） 分别承担不同的功能 SPF： 存在于S期，诱发G1 S期，不能使G2 S期 MPF：存在于G2-M期，诱发G2期细胞进行有丝分裂 S期启动DNA复制步骤的检测 首先：PreRC(pre-replication complex)复制前复合物组装 由ORC(origin recognition complex,起始部位识别复合物) 事先结合于DNA复制的起始部位 CDC6p 到达DNA复制起始部位，催化Mcm结合到DNA 复制起
17、始部位 Mcm 三组蛋白组合成Pre-RC,只有Pre-RC组装完成才能进行下一步 第二：S期CDK/DDK（不同的蛋白激酶）被激活后 启动 DNA复制， 同时 ， S、M期CDK的激活 Pre-RC再组装 上述结果：保证细胞周期按序进行S期的DNA复制，且只能一次 M期完成有丝分裂步骤的检测 主要是由APC(anaphase promoting complex 又称cyclosome，有丝分裂后 期促进复合物)承担 首先： 第二： M期CDK激活 APC激活 泛肽化途径 有丝分裂后期的抑制物降解 （识别含裂解盒蛋白） Pdslp 与姊妹染色体分离有关 cutzp Aselp 与后期纺锤体有关
18、 Polo/CDC5 促M期蛋白的激酶 M期cyclin结果：姊妹染色体分离，形成两个子细胞 APC活性至G1期为止，使G1期CDK能累积 M期cyclin 水解，松解了pre-RC组装的抑制 为下一周期作准备 综上所述：细胞周期是由一系列瀑布式的CDK激活所驱动。 CDK的激活主要受cyclin、CAK、 Weel/CDC25 和CKI 等方面的调控；而在细胞周期演过程中， 同时受到R点的制约和G1、G2检测点和时相次 序的监控， 确保细胞周期适时运行和忠实复制， 最终能精确地完成细胞的生长与分裂。 (二二)细胞周期的失控与肿瘤细胞周期的失控与肿瘤由上可见细胞周期的调控是相当复杂、精密的，一
19、旦涉及细胞周期启动、运行及监控过程的的任何改变，即使是很微小的改变，都是可能引起细胞周期的紊乱，包括： 遗传物质DNA合成的改变（质方面） 细胞周期不受控的运行（量方面）这些改变的逐步积累，最终导致肿瘤的形成，并赋予肿瘤细胞失控性增生的特性。 3与细胞周期监控有关基因与细胞周期监控有关基因/蛋白异常与肿瘤蛋白异常与肿瘤 P53 基因突变基因突变 50以上人类肿瘤 皮肤病、胃癌、结肠癌、肺癌、鼻咽癌 基因缺失基因缺失 肺癌、乳癌、结肠直肠癌、膀胱癌、胆囊癌、 鼻咽癌 蛋白灭活蛋白灭活 宫颈癌、外阴癌、腮腺、鼻咽癌 （病毒蛋白结合） 三、肿瘤的浸润三、肿瘤的浸润 （一）肿瘤浸润的概念（一）肿瘤浸润
20、的概念肿瘤细胞及代谢产物 侵入、破坏（宿主）周围正常组织，并在该处增生浸润是恶性肿瘤的生物学行为之一，是转移的前奏；浸润是肿瘤细胞与宿主之间相互作用的结果。 （二）肿瘤浸润的过程（二）肿瘤浸润的过程 主要包括： 粘连 降解 移动 增生 1. 粘连：粘连：（以癌为例）癌细胞突破基底膜前，首先要粘 附于基底膜上。 影响细胞粘连的因素 癌细胞本身的生物学特性 基质成分的介导 细胞外基质种类 基底膜 基板：致密的胶原蛋白（IV）及基质 （extra cell matrix） 网板：网状纤维及基质 间隙基质 成分 胶原蛋白（已知14型）：I、II、III型为间隙 （collagen） 基质 , IV型为
21、基底膜 糖蛋白：包括 Laminin（LN，层连蛋白）* （glycoprotein） Fibronectin（FN，纤维连接蛋白） *Laminin是基底膜主要的非胶原成分，介导上皮细胞（包括 癌细胞）与细胞外基质（ECM）的粘连。*研究显示浸润性癌巢前缘细胞（恶性度高）Laminin-5阳性， 提示表达Laminin（受体）的肿瘤细胞较易粘附于ECM上。 蛋白多糖： 硫酸软骨素（proteoglycan） 透明质酸弹性蛋白（elastin） 来源：宿主基质：宿主间质细胞/上皮细胞产生 肿瘤基质：肿瘤细胞分泌 肿瘤细胞产生细胞因子刺激 宿主间质细胞产生2. 酶降解酶降解：癌细胞粘连于基底膜后
22、，产生IV型胶原酶等 基底膜分解、呈节段性缺失，利于癌细胞 穿过。 *研究显示高转移性倾向的肿瘤细胞可分泌溶IV型 胶原的金属蛋白酶（metalloproteinase）。 移动移动：基底膜被酶破坏后，癌细胞通过自身运动 （移动、阿米巴运动）穿过基底膜，进入 周围组织间隙中。4. 基质内增生基质内增生：进入组织间隙后，借助下列因素： 宿主间质营养、支持、信息， 自身不断分泌各种产物， 恶性肿瘤细胞的失控性增生特性， 结果：肿瘤细胞与宿主间质之间形成亲密 关系，并且形成肿瘤浸润灶或侵袭 局部脉管，体腔面，为肿瘤转移打 下基础。（三）肿瘤浸润的途径（三）肿瘤浸润的途径 1. 组织浸润 (直接蔓延或
23、播散) 2. 淋巴管渗透 3. 血管渗透 4. 浆膜/粘膜面蔓延（四）肿瘤浸润的机理四）肿瘤浸润的机理 包括了多种因素 肿瘤本身生物学特性 周围间质作用 机体的免疫状况 1. 肿瘤细胞的增生与运动肿瘤细胞的增生与运动 （1） 肿瘤细胞的增生，是浸润的前提。 不断增生 肿瘤组织内压力上升 利于向外扩散（2）肿瘤细胞的运动，利于肿瘤细胞的扩散。*有研究认为肿瘤细胞的移动能力与某些癌基因表达有关， ras基因表达高，肿瘤细胞浸润能力强， E-cadherin表达减少/缺乏，肿瘤细胞具更强的浸润与转移 能力。 2. 肿瘤细胞结构的改变肿瘤细胞结构的改变（1）肿瘤细胞表面微绒毛、突足增多 细胞间接触、
24、粘附力下降（2）肿瘤细胞膜表面糖蛋白的糖基化 糖蛋白分子增大、 糖链分支增加 ConA（刀豆素A）的甘露糖特异性 结合位点减少 细胞识别、联系、粘着力下降（3）肿瘤细胞表面电荷增加，Ca+结合力下降，细胞间桥粒 发育不全 细胞间排斥，粘附力下降（4）肿瘤细胞胞浆内 E-cadherin减少/缺乏（基因突变引起） 细胞骨架结构改变 细胞间连接减弱3. 肿瘤细胞产生的各种物质肿瘤细胞产生的各种物质（1）肿瘤细胞产生多种分解酶，分解ECM，包括： 尿激酶型纤溶酶、组织型纤溶酶、组织蛋白酶、 透明质酸酶、IV型胶原酶、基质溶解酶、肝素 酶、凝血酶等（2）肿瘤细胞产生多肽、乳酸等代谢物，溶解小血管 基底
25、膜或活化胶原酶。 （3） 瘤细胞产生纤溶酶激活因子（PA，plasminogen activator） 在肿瘤浸润、转移方面，以u-PA作用较大。 u-PA u-纤溶酶原 u-纤溶酶 * 研究显示肺癌、乳腺癌的u-PAmRNA增加与肿瘤 细胞浸润，淋巴结转移明显相关。 （4） 肿瘤细胞产生自泌运动因子（AFM）AFM增加结合肿瘤细胞上的相应受体 刺激肿瘤细胞运动4. 间质对肿瘤浸润的作用间质对肿瘤浸润的作用 （1）间质细胞（TAM、TAF）产生多种生长因子/细胞因子 EGF、PDGF、IGF、HGF、 促进肿瘤细胞生长、 运动 TGF IL-1、IL-3、IL-6、INF VEGF、FGF、P
26、DGF 刺激血管内皮细胞增生、 血管形成 （2） 基质的一些成分利于肿瘤细胞粘附 如 Laminin 等（详见下述的粘附分子）。 5. 机体免疫状态机体免疫状态： 肿瘤免疫涉及肿瘤细胞的免疫原性及宿主免疫系统对其 识别和杀灭。机体免疫监视杀伤系统主要包括：（1） 抗体依赖细胞毒细胞（ADCC）（2） NK细胞 机体免疫监视第一道防线、监视和控制 肿瘤发生和转移。 *小鼠试验，大量环磷酰胺 NK细胞被清除 移植 瘤迅速转 （3）LAK细胞 (lymphokine-activated killer cells) （4） 巨噬细胞 认为对肺癌有较强的杀伤作用,局部浸润 的巨噬细胞抗肿瘤转移有重要意义
27、。 （5） DC 提呈抗原，激活T细胞。 （6） T细胞 种类和功能复杂。 Ts细胞 有特异免疫抑制作用、能促肿瘤生长/转移。 Th细胞 增强杀伤性TC的作用。 CT细胞（细胞毒性TC） 对肿瘤细胞有抑制和 杀伤作用。（5） TIL细胞 被认为是针对肿瘤免疫的淋巴细胞。 * 已有较多研究显示T细胞亚群比例正常，维持正态平 衡，才能保持免疫状态，很多肿瘤患者往往出现比例 异常。 （7） TIL细胞 被认为是针对肿瘤免疫的淋巴细胞。 （8） TIM细胞 被认为是针对肿瘤免疫的巨噬细胞。 四、肿瘤的转移四、肿瘤的转移 （一）肿瘤转移的概念一）肿瘤转移的概念肿瘤细胞脱离原发部位 各种转移渠道 不连续的
28、靶器官/组织继续生长 形成与原发瘤性质相同的肿瘤 （二）肿瘤转移的过程（二）肿瘤转移的过程 主要包括：脱离 运转 再生长 1. 脱离脱离：肿瘤细胞脱离原发瘤，浸润在周围间质中 2. 运转运转：与局部毛细血管/淋巴管内皮细胞密切接触 穿透管壁/腔道，进入毛细血管/淋巴管继续生存 运送到靶器官/组织，再穿出毛细血管/淋巴管 3. 再生长再生长：在靶器官/组织继续生长，形成新的继发瘤 （三）肿瘤转移的途径（三）肿瘤转移的途径 1. 淋巴道转移：淋巴道转移：多见于癌。 2. 血道转移血道转移：多见于肉瘤，晚期癌。 3. 种植性转移种植性转移：多见于有腔的器官/近体腔面的肿瘤， 先种植于浆/粘膜面，再经
29、淋巴道/血道转移到远处。 （四）（四） 淋巴道淋巴道/血道转移的方式血道转移的方式 1. 淋巴道淋巴道：瀑布式（近 远） 跳跃式 逆行式（ 乳糜池/胸导管受阻 锁上/颈 淋巴结） 交叉式（乳腺） 2. 血道血道： 顺行式（胃肠 门V 肝） 逆行式（胸腔压力上升 侧支 椎V 颅脑） 交叉式（主见于房室间隔缺损者）（五）肿瘤转移的器官选择性（五）肿瘤转移的器官选择性肿瘤转移的靶器官有一定选择性，非解剖学/血流力学所能解释。 1. 肿瘤转移的靶器官选择肿瘤转移的靶器官选择 原发肿瘤 转移的靶器官 乳腺癌 骨、脑、肾上腺、肺、肝 肺小细胞癌 骨、脑、肝、胰 肺鳞癌 肝、骨 肺腺癌 脑、骨、肝 原发肿瘤
30、 转移的靶器官 胃肠道癌 肝、肺 甲状腺癌 骨 肾癌 骨、肝、肺、脑 前列腺癌 骨 肝癌 骨 膀胱癌 脑 皮肤黑色素瘤 肺、脑、肾上腺 神经母细胞瘤 肝、骨、肾上腺2. 靶器官转移瘤的特点靶器官转移瘤的特点（1） 肝转移瘤 多发而分散；（以胃肠原发瘤多） 体积大，中央常坏死出血，近表 面具脐凹，甚至大出血； 多不影响肝功（晚期除外）。（2）肺脏转移瘤 常双侧性、多发性；（以乳腺、肠胃原 多分布于周边/全肺； 发瘤多） 肿瘤大小较一致、球状、粟粒状； 常伴胸积液、粘连。 （3）骨转移瘤 多见于短骨（椎骨、肋骨）、扁（以乳腺、肺、前列 骨（盆骨、肩胛骨、颅骨），若 腺等原发瘤多） 长骨（肱/股骨）
31、以骨髓质多见； 常破坏骨质 病理性骨折 常引起剧痛； 多发性骨转移 贫血/血细胞刺 激性增加。 （4）脑转移瘤 多发性； （50%来自肺癌） 引起明显占位性病变的症状 （颅内高压、头痛、功能障碍）。 （5）肾转移瘤 双侧性、多发性； （以乳腺、肺等 体积小、难发现，不影响肾功能。 原发瘤多） 3. 肿瘤转移靶器官选择的影响因素肿瘤转移靶器官选择的影响因素（1）原发瘤细胞的生物学特性：赋予肿瘤不同的转移潜能。 通常：分化差、恶性度高、生长快、病程晚 易转移 例：肺、肝、乳腺、鼻咽、胃肠、宫颈等癌，骨肉瘤， 黑色素瘤。 特殊：局部浸润、破坏，少转移， 例：基底细胞癌、软骨肉瘤、恶性胶质瘤； 分化较
32、好、生长较慢，但早发生转移， 例：甲状腺滤泡性腺癌，黑色素瘤。 （2） 靶器官微环境对转移瘤的特殊亲和力 可能靶器官局部状况与原发部位环境较一致， 有特殊的趋化物质吸引（3）靶器官局部免疫状况 局部监控不足利于转移瘤的生长五、肿瘤转移的分子生物学机理五、肿瘤转移的分子生物学机理 肿瘤转移是癌/抑癌基因参与调控的复杂过程，是肿瘤 发生和发展的继续，通过一系列转移相关基因的异常表达， 调控着转移的整个过程。 整个过程所涉及的因素是多方面的，包括： 肿瘤细胞遗传密码、表面结构、抗原性、侵袭力、粘附能力； 肿瘤细胞产生局部血凝因子,血管生成的能力,分泌代谢功能； 肿瘤细胞与宿主、肿瘤实质细胞与间质细胞
33、之间关系等问题。 （一）基因调控与肿瘤转移（一）基因调控与肿瘤转移 目前研究已显示10+种癌基因可诱发/促进癌细胞转移Myc、Ras、Mos、Raf、Fes、Fms、Ser、Fos、 p53（M型）、erb-2Ras基因：活化后可使多种细胞产生肿瘤，同时伴诱发 转移潜能。包括N-、K-、H-Ras，以密码子12、13、61点突变最 常见 蛋白异常/过度表达（P21ras）。P21ras具有与G蛋白相似功能 激化 腺苷酸环化酶 第二信息通道 细胞增生、侵袭。 *研究显示晚期卵巢癌Ras基因突变，K-Ras过度表达 与淋巴结转移有关。 CD44基因：变异产物多，促进循环肿瘤细胞在靶器官定位 作用（
34、机制可能自身信号传导），有称之为肿 瘤转移促进基因。 nm23基因：产物为NDPK（核苷酸二磷酸激酶）信息传导 影 响微管、微丝等细胞骨架蛋白活动，抑制癌生 长，该基因称肿瘤转移抑制基因。人类 nm23 分H1和H2亚型。 *研究显示NSCKC胃癌有nm23-H1等位基因缺失，nm23-H1 高表达与转移属性负相关。 TIMP（金属蛋白酶组织抑制剂、胶原酶抑制剂）： 抑制肿瘤的浸润（通过参与间质胶原酶代谢）， 达到抑制转移，抑制血管生成 。*表达改变 肿瘤细胞侵袭和转移（二）粘附因子与肿瘤转移（二）粘附因子与肿瘤转移 肿瘤浸润与转移过程实际上就是肿瘤细胞粘附与解粘附的 过程，所以肿瘤细胞粘附性
35、在肿瘤浸润与转移中起极重要 作用。 1. 粘附类型：粘附类型： （1）肿瘤细胞间粘附 （2）肿瘤细胞与其他类型细胞粘附 （3）肿瘤细胞与ECM粘附2. 粘附因子的种类及作用粘附因子的种类及作用（1）整合素（integrins） 结构：跨膜糖蛋白家族，由、链以非共价链形成 异二聚体。 链至少有15种，链至少有9种，组成众多成员。 包括collagen、laminin、fibronection等 作用：细胞与ECM间粘附 不同源细胞的粘附 例如：Laminin介导肿瘤细胞粘附于基底膜、脉管外膜、 组织间隙基质等，有利于肿瘤细胞浸润与转移。（2）钙粘素（cadherins） 结构：跨膜糖蛋白家族，C
36、a+依赖性，包括E-、 P-、 N-三类，分布于不同的组织中。 E-类：主要在上皮组织，肿瘤细胞浸润与转移 中较重要 P-类：在胎盘组织， N-类：在神经组织、骨骼肌。 作用：同源细胞间粘附 例如：E- cadherin有抑制肿瘤细胞浸润作用，高表达 时不转移；低分化肝癌的88%有E- cadherin基 因（16q22-1）丢失；晚期肺癌E- cadherin表达 降低/异常。 （3）免疫球蛋白超级家族（immunoglobulin superfamily Igsf） 结构：具有免疫球蛋白结构同源单位家族，70-100aa 形成-褶叠结构，两链再以二硫键交叉连 结而成， 主要成员有 MHC、
37、ICAM、VCAM、NCAM、 CEA等。 作用：同源/异源细胞粘附 ICAM-1： 帮助肿瘤细胞逃脱细胞毒性T细胞和NK细胞的 免疫监视杀伤作用。 VCAM-1：可能协助肿瘤细胞逸出循环脉管，进入靶器官， 增加转移的机率。 NCAM： 丢失时使细胞生长失控，及高度转移倾向性。 （wilm瘤、神经胶质瘤、横纹肌瘤、SCLC等） CEA： 过度表达利于黑色素瘤，胃肠等肿瘤的浸润与 转移。（）选择素（selectins） 结构：跨膜糖蛋白分子端为植物凝聚素样区，加上 EGF结构区组成。主要有 L-、E-、P-三类。 作用：异源性细胞间粘附。 L-类：白细胞与其它细胞粘附。 E-类：白细胞与内皮细胞
38、、粒细胞粘附，肿瘤 细胞与内皮细胞粘附。 P-类：肿瘤细胞与血小板的粘附。 所以对肿瘤细胞进入血循环内的聚集，进入靶器官脉 管内的锚定起重要作用。（三）血管生成和肿瘤转移（三）血管生成和肿瘤转移 新生毛细血管形成对肿瘤增生的营养供应，以及为 肿瘤转移提供途径，所以血管生成与肿瘤转移密切 相关。 1. 血管生成过程血管生成过程 肿瘤周边原有毛细血管内皮基底膜溶解 内皮细胞 向前移行 前缘组织间隙基质降解 内皮细胞向前 缘增殖 内皮细胞管道化、分支形成血管环 形成 新的基底膜。 以上过程是由肿瘤细胞、血管内皮细胞与微环境相互影 响的结果。2. 血管生成的调节血管生成的调节调节肿瘤血管生成的活性物质
39、主要有:FGF：a FGF、bFGFPDGF、VEGF血管生成营养素IL-1、IL-8 小分子脂类、核苷酸、维生素等。 上述物质主要由肿瘤细胞及其周边的间质细胞受到 一些信号刺激后产生FGF： 血管生成的直接诱导剂 促进表皮内皮细胞再生，血管内皮细胞分裂，并 向肿瘤组织趋化运动，形成管状结构。VEGF：特异地结合血管内皮细胞，促进内皮细胞生长及 血管通透活性，协助肿瘤细胞进入脉管。PDGF：促进多种细胞加快分裂，刺激血管内皮细胞生长， 趋化移行。（四）纤维蛋白溶解酶及调节因子与肿瘤的转移（四）纤维蛋白溶解酶及调节因子与肿瘤的转移 纤维蛋白溶解酶（溶纤酶）能降解消化大多数ECM， 并使胶原酶原
40、胶原酶，共同参与消化溶解ECM作 用。 对肿瘤转移过程中的肿瘤血管生成 肿瘤细胞脱落 基质浸润 入侵和逸出脉管 在靶器官内移行 改造环境中起重要作用1. 溶纤酶激活因子溶纤酶激活因子（PA）：纤维蛋白酶原 t-PA u-PA 纤维蛋白溶解酶 可促使肿瘤细胞降低ECM 促进肿瘤浸润和转移 细胞分化 *t-PA在恶性黑色素瘤有高表达， 血管生成 良性肿瘤无表达。 细胞迁移 u-PA过度表达是恶性度的重要指标 ECM降解 组织重建 2. PA抑制剂抑制剂：PAI-1：分布于肿瘤实质及肿瘤细胞周边组织， 灭活PA。 PAI-2：仅见于肿瘤细胞。 PAI-3：未详。 *乳腺癌、胃癌、肺癌、宫颈癌、卵巢癌、前列腺癌、黑 色素瘤在PAI-1 高水平表达，示预后好。 乳腺癌、胃癌、膀胱癌、卵巢癌、皮肤癌在PAI-2高水平 表达，示预后好；但结肠癌、皮肤黑色素瘤在PAI-2高水 平表达，示预后不好。（五）机体免疫状态与肿瘤转移（五）机体免疫状态与肿瘤转移（如见上述）（六）抗肿瘤转移治疗（六）抗肿瘤转移治疗 目前已有 基因治疗肿瘤转移抑制基因 血管生成抑制剂 抗肿瘤转移治疗 细胞粘附因子抑制剂 免疫治疗 主动非特异免疫治疗：卡介苗细胞因子（IL-2 IFN等） 主动特异免疫治疗：肿瘤疫苗（免疫原性提升） DC疫苗 被动免疫治疗：单克隆抗体，NK LAK TIL CTL等
