細胞增殖和凋亡異常與疾病AbnormalCellProliferation,ApoptosisandRelatedofDisease目的與要求掌握：細胞增殖、細胞周期及細胞凋亡的概念、細胞凋亡的生理和病理意義。熟悉：細胞周期的調(diào)控，細胞凋亡的過程及調(diào)控、細胞凋亡與壞死的區(qū)別、細胞凋亡的主要變化；細胞周期、細胞凋亡調(diào)控異常與疾病發(fā)生的關(guān)系。了解：調(diào)控細胞周期、細胞凋亡在疾病防治中的意義。紫外線嚴重損傷皮膚會引起什么后果？裸鼠的結(jié)腸癌病理模型復制胃癌手術(shù)后腫瘤細胞轉(zhuǎn)移患者（患者處于惡液質(zhì)狀態(tài)）為什么會發(fā)生惡性腫瘤？AbnormalApoptosisandDiseasesAbnormalProliferationandDiseases案例8-1

患者：女性，57歲，因發(fā)現(xiàn)右乳房包塊20年，長大2個多月而入院?；颊哂?0多年前在哺乳時發(fā)現(xiàn)右乳內(nèi)側(cè)包塊2個，各約指頭大小，疼痛，乳頭溢灰白色膿液，無畏寒發(fā)熱，無紅腫，無皮膚凹陷，予停哺乳、抗炎治療（具體不詳）。治療后包塊無疼痛，乳頭停止溢乳溢液。近20多年包塊均為指頭大小，無疼痛及長大。于2個多月前發(fā)現(xiàn)右乳內(nèi)側(cè)包塊處皮膚凹陷，2個包塊漸長大融合，無紅腫熱痛，乳頭無溢液溢血，皮膚無水腫，無橘皮樣變。無濕癥。近2個月來患者體重下降約4Kg。6天前到我院門診穿刺活檢為“右乳腺癌”。

查體：雙乳頭同一水平，對稱，右乳內(nèi)側(cè)距乳頭3cm處皮膚凹陷，呈酒窩狀，無靜脈怒張，局部皮膚與腫塊浸潤粘連，皮膚顏色加深，但無橘皮樣變及濕疹樣變，無衛(wèi)星結(jié)節(jié)，皮膚凹陷下可捫及4.5*4.5cm大小包塊，質(zhì)硬，表面不光滑，邊界不清，可推動，與胸大肌無粘連，壓痛，皮溫不高，右腋窩捫及數(shù)枚約黃豆大小、質(zhì)硬的淋巴結(jié)融合成團，可推動。輔助檢查：細胞學穿刺活檢示：右乳腺癌。術(shù)中冷凍切片示：右乳腺浸潤性導管癌。該患者有哪些癥狀、體征可以說明癌細胞的過度增殖？第一節(jié)細胞增殖異常與疾病AbnormalCellProliferationandDiseases【CellProliferation】

細胞分裂和再生的過程，細胞通過分裂進行增殖，把遺傳信息傳給子代，保持物種的延續(xù)和數(shù)量增多。

一、細胞周期的概述

細胞周期的概念（Conceptandphasesof

Cellcycle）

細胞周期是指分裂細胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程或間隔時間。細胞增殖異常一、細胞周期(cellcycle)的概述分裂期分裂間期細胞周期分期間期有絲分裂期（M期）合成前期（G1期）合成期（S期）合成后期（G2期）合成前期（G1期）4phases:G1(firstgapphase)：DNA合成前期S(syntheticphase):DNA復制G2(secondgapphase)：DNA合成后期M(mitoticphase)：有絲分裂期分類連續(xù)分裂細胞（周期細胞）終末分化細胞暫不分裂細胞（G0期細胞）15

細胞周期的特點單向性:G1

S

G2

M階段性:各期細胞形態(tài)和代謝特點有明顯差異。檢查點(checkpoint)：決定細胞增殖分化趨向。細胞微環(huán)境：細胞外環(huán)境影響細胞周期。二、細胞周期的調(diào)控生長因子CyclinD1P21/p27/57

BbmbCdk4,61122P16P15P18p19CyclinECdk2Cdk2CyclinA1222CyclinBCdk1P21G2sG1M細胞周期自身調(diào)控2.細胞外信號的調(diào)控細胞周期的調(diào)控（Regulationofthecellcycle）細胞增殖異常1.細胞周期自身調(diào)控（Regulationofintracellularsignals

）細胞周期調(diào)控機制的核心是一組周期素依賴性蛋白激酶（Cyclindependentkinase,CDKs）Keyspot：Cyclin、

CDKs、CDI、Checkpointofcellcycle。■Cyclin與CDKs●細胞周期素Cyclin(油門)【分類

】

CyclinB1、CyclinA、CyclinE、CyclinD1,D2,D3.F,G,H,T。細胞增殖異常CDKPSTAIREcyclinCDKCyclin/CDKCombine圖Cyclinbox結(jié)構(gòu)與功能100aa組成cyclinboxCyclin

-COOHH2N-催化亞基

調(diào)節(jié)亞基

Cyclin-CDK復合物及其相關(guān)蛋白

Cyclins

相關(guān)CDKs

細胞周期作用相關(guān)蛋白底物

ACDK1，CDK2S+G2,Mp107+E2F，p21，PCNARb

B(B1,B2)CDK1(cdc2)G2,Mp21,PCNARb

D(D1-3)CDK4(2,5,6)G1Rb,p21,p27,p15,p16,PCNARb

ECDK2G1+G1,Sp107+E2F,p21,PCNARb

HCDK7G1,S,G2,M-CDK1,4,6Cyclin周期變化圖細胞增殖異常D【CDK1活化】CDK1活化Cyclin與CDK1結(jié)合、磷酸化CAK對CDK1活化部位的磷酸化Cellcycle●CDKs家族（引擎）CDKs是一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。稱為CDK1~9。細胞增殖異常Thr14、Tyr15抑制部位去磷酸化CDK活化激酶（CDKactivationkinaseCAK）

CDK的滅活主要是泛素-蛋白酶體進行泛素化降解細胞增殖異常泛素蛋白質(zhì)降解的蛋白質(zhì)■CDIs（剎車）：復合物CDI可特異性抑制CDK的活性?！鳬nk4：P16INK4a、P15INK4b、P18INK4c和P19INK4dCDK4、CDK6▲Cip/Kip/Waf1：p21Cipl、P27Kip1和P57Kip1

CDK2細胞增殖異?！疽种仆緩健俊?/p>

CDIs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。細胞增殖異?！黾毎芷跈z查點（Checkpointofcellcycle）（關(guān)卡）

細胞內(nèi)存在監(jiān)控機制—檢查點（Checkpoint）。

DNA損傷檢查點G1/S

CheckpointDNA復制檢查點S/G2

紡錘體組裝檢查點G2/M

細胞增殖異?！綜heckmechanism】

▲P53：能與DNA損傷部位結(jié)合的AMT磷酸化P53，磷酸化的P53上調(diào)p21Cipl基因的轉(zhuǎn)錄，P21Cipl能與多種CDK-cyclin復合物結(jié)合，抑制CDKs的激活，阻滯G1/S的過渡，為DNA修復提供足夠時間。

HowdoseDNAdamagearrestthecellcycleinG1？

pRbE2F

2.細胞外信號的調(diào)控

G1期存在一個“限定點”（restrictionpoint），它決定細胞是否進入周期。此“限定點”主要受細胞外信號的調(diào)控。

■刺激信號（生長因子）細胞增殖異常（EGF、IGF、IL）

■抑制信號（TGF-β）下調(diào)cyclin和CDK4的表達促進P21wafl、P27kipl和P15ink4b等CDI產(chǎn)生，使細胞阻滯在G1期。

細胞增殖異常與相關(guān)疾病增殖缺陷增殖過度再生障礙性貧血惡性腫瘤神經(jīng)退行性疾病銀屑病糖尿病腎病前列腺肥大

衰老動脈粥樣硬化家族性紅細胞增多癥

三、細胞周期調(diào)控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?！綝eregulationofcellcycle】■細胞周期的驅(qū)動失控（Cyclin、CDK和CDI表達異常）■監(jiān)控（檢查）機制受損細胞增殖異常（一）細胞增殖過度：惡性腫瘤細胞增殖異常機制之一

■1。Cyclins的異常

腫瘤的發(fā)生與cyclin（D、E）過量表達有關(guān)。

【CyclinD1（Bcl-1）過表達原因】（原癌基因）

▲基因擴增（主要機制）乳腺癌、胃癌、食道癌存在CyclinD1基因擴增過度。細胞增殖異常（一）細胞增殖過度：惡性腫瘤細胞增殖異常機制之一

■1。Cyclins的異常

▲基因擴增（主要機制）

細胞增殖異?！旧w倒位CyclinD1基因倒位于甲狀旁腺激素啟動子控制下CyclinD1蛋白合成↑

▲染色體易位

甲狀旁腺腺癌Bcl-1t(11:14)(q13:q32)易位

CyclinD1受Ig重鏈基因增強子影響

CyclinD1表達↑（p15:q13）【CyclinD過表達致腫瘤機制】CyclinD過表達+生長因子

CDKs瀑布效應(yīng)↑細胞增殖過度易發(fā)生細胞癌變細胞增殖異?！蛲蛔僀yclinD1T286突變CyclinD1泛素化受阻CyclinD1↑可能■2.CDK的增多主要見于CDK4、CDK6過表達。CDK4↑+cyclinD結(jié)合↑CDK4/cyclinD↑

pRb

pRb磷酸化↑細胞增殖過度

E2F↑G1/S過渡加速細胞增殖異常

■

3.CDI表達不足和突變

腫瘤細胞中常出現(xiàn)CDI（腫瘤抑制基因）表達不足或突變。

(1)▲InK4失活

【p16InK4基因失活原因】

突變或缺失、染色體易位、p16InK4高度甲基化。細胞增殖異常

■

3.CDI表達不足和突變

(1)▲InK4失活

【p16InK4基因失活原因】

【Mechanism】p16InK4基因表達↓與CDK4/CDK6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

可能細胞增殖異常正常

【Mechanism】p53基因突變P21cip1轉(zhuǎn)錄↓DNA受損細胞增殖↑

(2)▲

Kip/Cip含量減少（DeficientexpressionofKip/Cip）

P21cipl功能cyclins/CDKs活性↓細胞周期速度↓增殖細胞核抗原（PCNA）阻滯DNA復制

P27Kip1的表達降低與腫瘤發(fā)生、分化、分級和預(yù)后有關(guān)細胞增殖異常

4.檢查點功能障礙

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）

Li-Fraumeni癌癥綜合征患者常發(fā)癌癥部位及發(fā)生率BridewithrarecancergeneoptsformastectomyafterweddingJoanCrossland

，Shehasinheritedararegeneticdisorder,Li-Fraumenisyndrome,whichmeansthatsheissusceptibletothesamekindofcancersthatclaimedthelivesofhermotherandbrother.表

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食道癌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不確定細胞增殖異常請你設(shè)計治療腫瘤的方法

■

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、丟失細胞增殖異常安吉麗娜·朱莉已接受預(yù)防性的雙乳腺切除術(shù)，以降低患癌風險，因攜帶突變的BRCA1基因。（二）細胞增殖缺陷細胞增殖↓:組織器官發(fā)育不全，器官功能低下衰老：細胞cyclin-CDK活性明顯下降；CDI增多。細胞停滯于G1期四、調(diào)控細胞周期與疾病的防治:舉例-腫瘤的防治1.合理利用增殖相關(guān)信號2.抑制cyclin

或和CDK的表達和活性3.提高CDI的表達和活性4.修復或利用缺陷的細胞周期檢查點細胞凋亡異常與疾病

abnormalapoptosisanddisease一、概述晏殊：昨夜西風凋碧樹杜甫：無邊落木瀟瀟下死如秋葉之靜美：“凋亡”在希臘語里的原意是樹葉的凋落SydneyBrenner,PRIZEDHorvitz,andSulstonsharePhysiologyorMedicineNobel（2002）

“fortheirdiscoveriesconcerninggeneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath”1090–131=959(cells)

THE2002NOBELPRIZEWINNERapoptosis定義概述Apoptosis(apo-ptosis)PCD（programmedcelldeath）★由體內(nèi)外因素觸發(fā)細胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導致的細胞死亡過程細胞凋亡與壞死的區(qū)別★————————————————————————————————————————————————————————壞死凋亡1.性質(zhì)2.誘導因素強烈刺激，隨機發(fā)生較弱刺激，非隨機發(fā)生3.生化特點4.形態(tài)變化5.DNA電泳6.炎癥反應(yīng)7.凋亡小體8.基因調(diào)控被動過程，無新蛋白合成不耗能主動過程，有新蛋白合成，耗能細胞結(jié)構(gòu)全面溶解破壞、細胞腫脹胞膜及細胞器相對完整細胞皺縮，核固縮彌散性降解電泳呈均一DNA片狀DNA片段化（180-200bp）電泳呈“梯”狀條帶溶酶體破裂，局部炎癥反應(yīng)溶酶體相對完整局部無炎癥反應(yīng)有病理性，非特異性生理性或病理性，特異性無有無凋亡相關(guān)基因激活DNase激活、Caspases激活?細胞凋亡大致過程(Theprocessofapoptosis)+cAMP、Ca2+、神經(jīng)酰胺死亡信號凋亡誘導因素受體誘導期效應(yīng)期降解期細胞凋亡的過程（Process®ulationofcellapoptosis）細胞凋亡異?！龅蛲黾毎▽嶓w細胞）與周圍細胞脫接觸■胞膜空泡化（Blebbing）■細胞固縮（Condensation）、核固縮和發(fā)芽■凋亡小體（Apoptoticbody）凋亡細胞(掃描電鏡)凋亡細胞(透射電鏡)APLApoptosis

1.形態(tài)學改變（Themorphologiccharacteristicsofapoptosis）?凋亡時細胞的主要變化（Featuresofapoptosiscells）細胞凋亡異常Acelldyingbyapoptosis.Acancercell(mauve)undergoingapoptosis.凋亡細胞的改變壞死凋亡■內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活Ca2+/Mg2+增加核酸內(nèi)切酶活性Zn2+抑制核酸內(nèi)切酶活性■DNA片段化（DNAladdingpattern）激活核酸內(nèi)切酶核小體連接區(qū)發(fā)生DNA降解，寡核小體片段（180～200bp的倍數(shù)）

2.生化改變（Thebiochemicalcharacteristicsofapoptosis）細胞凋亡異常■細胞膜磷脂酰絲氨酸外翻（caspase激活、PKC活化、蛋白合成等）細胞凋亡的生化改變特點：Cysteine

Asparaticacidspecificproteaseapoptosis凋亡過程與調(diào)控Caspases作用1：滅活凋亡的抑制物作用2：水解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，形成凋亡小體作用3：水解凋亡相關(guān)活性蛋白apoptosis凋亡過程與調(diào)控信號TNF相關(guān)蛋白存活因素缺失化療藥物Caspases活化因子死亡受體細胞色素C釋放Apaf-1FADD起始Caspase效應(yīng)CaspaseCaspase-3（-6，-7）Caspase8（-10）Caspase-9執(zhí)行凋亡（裂解凋亡調(diào)控因子，裂解看家蛋白)Caspases的活化與級聯(lián)反應(yīng)

?調(diào)亡信號

Table：Influenceoffactorsofapoptosis

生理性調(diào)亡信號病理性調(diào)亡信號TNF多種細胞毒素病毒感染、射線、應(yīng)激、化療藥糖皮質(zhì)激素淋巴細胞谷氨酸神經(jīng)細胞

營養(yǎng)因子缺乏睪酮缺乏前列腺細胞負荷過重

細胞凋亡異常細胞調(diào)亡的調(diào)控抑制細胞調(diào)亡因素：促癌物、某些病毒大鼠被閹割后2d在前列腺中誘導的凋亡細胞調(diào)亡信號的轉(zhuǎn)導4內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑1.死亡受體介導的調(diào)亡通路■死亡受體TNFR、FasR、DR3、DR4、DR5等是一類通過與相應(yīng)配體結(jié)合，傳遞細胞凋亡信號的跨胞膜蛋白。■通路（pathway）FASLFADDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3細胞凋亡FasRFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）。DEDDEDDD2.線粒體介導的調(diào)亡通路

Ca2+NO缺氧活性氧應(yīng)激AIFcaspase-independentapoptosis膜通透性↑、線粒體腫脹、△

m↓PTP開放Cyt.c+Pro-caspase-9ATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cCARDApoptosomePro-Caspase-3凋亡Caspase-3Apaf-1活化Cyt.cCaspase-9BidCaspase-8Smac/DiabloIAPs?(四)細胞凋亡的基因調(diào)控表細胞凋亡的調(diào)控基因功能基因抑制凋亡基因Bcl-2Bcl-XL、A1/Bfl-1、Bcl-w、Bcl-G和Mcl-1等促凋亡基因P53、Bax、Bad、Bak、Bid、Bim、Bik、Bok、

Bcl-B、Bcl-Xs、Krk、Mtd、Nip3、Nix、Noxa等雙向調(diào)控基因C-myc細胞凋亡異常

(programmedcelldeath,PCD)經(jīng)典凋亡模型凋亡相關(guān)基因線蟲體細胞凋亡研究：PCD相關(guān)基因15個，分為四組,保守性高，在哺乳動物中有相應(yīng)同源物：Ced-3=ICE,Ced-4=Apaf-1,Ced-9=Bcl-2.

一類呈抗凋亡作用，有BcL-2,BcL-w，BcL-XL、BFL-1、Brag-1、MCL-1，AI。另一類呈現(xiàn)促凋亡作用的，有Bax，Bak,Bok，BcL-Xs，Bad,Bid,Bik，Hrk，Bim等。第三類：BH3-only死亡蛋白BcL-2基因家族成員自身或彼此之間有形成二聚體或多聚體的能力，BcL-2家族的蛋白與蛋白相互作用調(diào)節(jié)著細胞的存活與凋亡。BcL-2的同源基因和蛋白質(zhì)

(1)Bcl-2亞家族----Bcelllymphoma/leukemia-2

*Bcl-2——229aa構(gòu)成（鼠236）分布在線粒體內(nèi)膜,細胞內(nèi)膜表面，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，核膜等處

*Bcl-2

和C.elegans

中的ced-9

有很高的同源性，具有促進細胞存活的功能*Bcl-2的功能是延長細胞的壽命，而不是刺激細胞的增殖1.BcL-2家族分子Bcl-2■

Bcl-2（Bcl-XL）能夠抑制線粒體MPT開放，Cyt.c

、AIF釋放↓■

Bcl-2也能特異地結(jié)合細胞色素C■

Bcl-2能夠結(jié)合和滅活A(yù)paf-1，阻斷對caspase-9活化Caspase抑制劑Bcl-2抗凋亡機制細胞凋亡異常CARDMPT開放膜通透性↑、線粒體腫脹、△

m↓Cyt.cATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cApaf-1活化Cyt.c+Pro-caspase-9apoptosomeAIFCaspase-9Pro-Caspase-3Caspase-3凋亡caspase-independentapoptosis

4.c-myc:雙向調(diào)節(jié)作用凋亡

無足夠的細胞生長因子

促生長因子

增生

c-myc3.促凋亡基因：wtP53“分子警察”生理意義確保正常發(fā)育生長維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定

積極防御功能三、細胞凋亡調(diào)控異常和疾?。―iseasesassociatedtoapoptosisderegulation）胚胎發(fā)育有何生理意義？有何生理意義？CTL腫瘤細胞CTL正在誘導腫瘤細胞凋亡有何生理意義？apoptosis病理意義：細胞凋亡不足：腫瘤，自身免疫病，細胞凋亡過度：心肌缺血/再灌注損傷，心力衰竭，老年性癡呆，病毒感染不足與過度并存：動脈粥樣硬化細胞凋亡調(diào)控異常與疾病脫發(fā)apoptosis兩大平衡：生存基因/死亡基因（一）細胞凋亡不足1.細胞凋亡不足與腫瘤細胞生長/死亡bcl-2基因的表達與腫瘤的惡化程度與預(yù)后有密切聯(lián)系突變型p53增多或野生型p53缺失，腫瘤發(fā)生率上升

腫瘤類型Bcl-2基因過度表達頻率(%)

結(jié)腸-直腸癌92

咽癌85

骨髓癌80

乳腺癌70

非何杰金淋巴瘤65-70

胃癌60-70

前列腺癌30-60

神經(jīng)母細胞瘤30-35

肺癌(小細胞肺癌)20(80)Bcl-2基因在不同類型的腫瘤中過度表達的頻率(%)

2、細胞調(diào)亡不足與病毒感染性疾病鼻咽癌與EB病毒感染有關(guān)病毒及其產(chǎn)物抗調(diào)亡的可能機制：滅活p53：SV40、E1B55KD、E1B19KD蛋白

高表達Bcl-2或Bcl-2樣蛋白滅活I(lǐng)CE 3、自身免疫疾病

——胸腺對T細胞正負選擇障礙TcellMHC細胞凋亡不足，未能有效清除自身免疫性T淋巴細胞系統(tǒng)性紅斑狼瘡、慢性甲狀腺炎、多發(fā)性硬化癥等㈡細胞凋亡過度1．心血管疾?。海?）心肌缺血和IRI：壞死+凋亡CoagulativeNecrosis

Heart-Gross（2）心力衰竭：心肌肥大的同時心肌數(shù)量減少（凋亡）凋亡指數(shù)：由對照0.2~0.4%→35%1.神經(jīng)元退行性疾病Alzheimer,sdisease-早老性癡呆㈡細胞凋亡過度智力進行性減退，為什么？里根

neurofibrillarytangles(NFT),neuriticplaques(NP),andneuriticthreads(arrow).CerebroconAlzheimer

CerebroNormal病毒感染AIDSHIVCD4＋淋巴細胞凋亡桂希恩救死扶傷的抗艾英雄中國河南艾滋病村的病人CD4+淋巴細胞凋亡機制合胞體AICD效靶效應(yīng)HIVApoptosisbodySignalsubstance細胞水平CD4+CD4+HIV引起CD4+細胞凋亡Rgp120-Fas-R

TNFM

OFRtat受體、分子水平HostcellCD4+cell㈢細胞凋亡不足與過度并存動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)：內(nèi)皮凋亡↑平滑肌凋亡不足（增殖↑>凋亡↑）oxLDL↑活化血小板↑AngIIhypertension內(nèi)皮屏障↓請你設(shè)計防治AS的方法