細(xì)胞增殖異常與疾病課件

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

細(xì)胞增殖異常與疾病

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

【細(xì)胞增殖過程】

細(xì)胞生長(zhǎng)DNA復(fù)制細(xì)胞分裂

【細(xì)胞周期】（Cellcycle）Cellcycleisdefinedasaperiodfromtheendofonedivisiontothebeginningofnextdivisionofaproliferativecell.細(xì)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(fù)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(xì)胞：

持續(xù)分裂細(xì)胞(continuouslydividingcell)：

腫瘤細(xì)胞，表皮，呼吸、消化、生殖道粘膜上皮，淋巴造血細(xì)胞、間皮細(xì)胞

不分裂細(xì)胞(nondividingcell)：

神經(jīng)元、骨骼肌、心肌細(xì)胞

靜止細(xì)胞(quiescentcell)（G0期）

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

Keyspot：Cyclin、CDKs、CKI、Checkpointofcellcycle作用：激活CDK,決定CDK何時(shí)將何種底物磷酸化而推動(dòng)細(xì)胞周期進(jìn)行Cyclins主要通過泛素化降解【CDK活化與調(diào)控細(xì)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(dòng)G1期DNA合成啟動(dòng)S期▲CDK2與cyclinE和A結(jié)合后識(shí)別染色體ARS促進(jìn)S期▲CDK1與cyclinA結(jié)合啟動(dòng)G2期▲CDK1與cyclinB1結(jié)合+MPF（Mitosispromotingfactor)啟動(dòng)M期

【CDKs活化部位與抑制部位】▲活化部位(CDK1Thr161)磷酸化：

CAK對(duì)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(duì)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(fù)合物的磷酸化活化部位，抑制CDK的激酶活性?！鳳16INK4a通過結(jié)合CDK4單體，阻斷它與cyclins的結(jié)合?！黾?xì)胞周期校驗(yàn)點(diǎn)（Checkpoint）細(xì)胞內(nèi)存在監(jiān)控機(jī)制—校驗(yàn)點(diǎn)

DNA損傷校驗(yàn)點(diǎn)G1/SCheckpointDNA復(fù)制校驗(yàn)點(diǎn)S復(fù)制后DNA是否損傷G2/M紡錘體組裝校驗(yàn)點(diǎn)--校驗(yàn)點(diǎn)系統(tǒng)通過促進(jìn)抑制通路或抑制激活通路使細(xì)胞周期停止--校驗(yàn)點(diǎn)丟失可導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定→正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞

G2期：Cdc25(P80)一個(gè)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(dǎo)致細(xì)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(dòng)有絲分裂所必須2影響細(xì)胞周期的細(xì)胞外因素G1期存在一個(gè)“限定點(diǎn)”（restrictionpoint），決定細(xì)胞是否進(jìn)入周期。這“限定點(diǎn)”主要受細(xì)胞外信號(hào)的調(diào)控。

■刺激信號(hào)（生長(zhǎng)因子）EGF、IGF、IL生長(zhǎng)因子通過ras途徑，激活MAPK，MAPK進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，促進(jìn)細(xì)胞增殖相關(guān)基因的表達(dá)。如通過一種未知的途徑激活c-myc，myc作為轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)cyclinD、E2F等G1-S有關(guān)的許多基因表達(dá)，細(xì)胞進(jìn)入G1期3細(xì)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(xì)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(xì)胞增殖ras癌基因

編碼細(xì)胞膜上單鏈鳥苷酸結(jié)合蛋白-小G蛋白當(dāng)信號(hào)從細(xì)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(jìn)細(xì)胞周期N:Ras-GTP激活下游信號(hào)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(diǎn)突變，失去GTPase活性，使Ras蛋白活性長(zhǎng)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(jìn)一些細(xì)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(xì)胞增殖調(diào)節(jié)N:只在有絲分裂元刺激后短暫表達(dá)細(xì)胞周期異常與疾病

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

--監(jiān)控（檢查）機(jī)制受損（Theimpairmentofcheckpointsystem）細(xì)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(dòng)脈粥樣硬化先天畸形家族性紅細(xì)胞增多癥X-連鎖-球蛋白缺乏癥高IgM血癥惡性腫瘤細(xì)胞增殖異常機(jī)制

腫瘤細(xì)胞最顯著的特點(diǎn)生長(zhǎng)失控和幼稚化（不分化）細(xì)胞不進(jìn)入G0期，持續(xù)處于細(xì)胞周期1．細(xì)胞周期驅(qū)動(dòng)機(jī)制失控Cyclins過表達(dá)（Overexpressionofcyclins）多種腫瘤cyclinD1、cyclinE過表達(dá)

●基因擴(kuò)增CyclinD1過表達(dá)的主要原因乳腺癌、胃癌、食管癌存在CyclinD1基因擴(kuò)增過度●染色體倒位（Chromosomeinversion）CyclinD1基因倒位于甲狀旁腺啟動(dòng)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(qiáng)子影響CyclinD1表達(dá)↑基因突變CyclinD1T286突變CyclinD1泛素化受阻CyclinD1↑【CyclinD過表達(dá)致腫瘤機(jī)制】CyclinD過表達(dá)+生長(zhǎng)因子CDKs瀑布效應(yīng)↑細(xì)胞增殖過度易發(fā)生細(xì)胞癌變

■

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

CKI表達(dá)不足和突變

腫瘤細(xì)胞中常出現(xiàn)CKI表達(dá)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(dá)↓CDK4與cyclinD結(jié)合↓細(xì)胞周期處在“易于”被啟動(dòng)狀態(tài)

易發(fā)生細(xì)胞癌變

▲

Kip/Cip含量減少（DeficientexpressionofKip/Cip）

P21ciplcyclins/CDKs活性↓細(xì)胞周期速度↓

DNA聚合酶δ的輔助因子（PCNA）阻滯DNA復(fù)制

【Mechanism】

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

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

（如發(fā)現(xiàn)不了DNA損傷，會(huì)導(dǎo)致基因缺失、易位、染色體重排等）

■G1/S交界處失察

▲P53進(jìn)入S期DNA損傷修復(fù)成功G1/S檢查停頓G1期損傷DNA修復(fù)修復(fù)失敗細(xì)胞凋亡下調(diào)bcl-2表達(dá)、激活bax基因P53

▲P53突變或丟失易發(fā)生細(xì)胞癌變

致變劑檢測(cè)點(diǎn)檢查功能↓遺傳不穩(wěn)定性復(fù)制忠實(shí)性↓人類腫瘤p53基因突變熱點(diǎn)和頻率腫瘤型突變頻率（%）突變熱點(diǎn)腫瘤型突變頻率（%）突變熱點(diǎn)肺癌56157，248，273前列腺癌30不確定結(jié)腸癌50175，245，248，273肝細(xì)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(diǎn)阻止細(xì)胞進(jìn)入M期誘導(dǎo)修復(fù)基因轉(zhuǎn)錄完成斷裂的DNA修復(fù)

▲失去G2/M檢查點(diǎn)的阻滯作用染色體發(fā)生重排、丟失檢測(cè)細(xì)胞增殖活性的常用方法核分裂計(jì)數(shù)

高倍視野法（highpowerfields,HPF)：400倍放大，1