当前位置:文档之家› 肿瘤学笔记

肿瘤学笔记

第一章绪论

现代医学的三大挑战:癌症、病毒性疾病、老年性疾病。

癌症泛指所有的恶性肿瘤。肿瘤则包括良性肿瘤和恶性肿瘤

良性肿瘤包括纤维瘤、软骨瘤等

恶性肿瘤包括神经母细胞瘤、黑色素瘤等

对来源于上皮组织来源的恶性肿瘤称之为癌,对间叶组织来源的恶性肿瘤则称之为肉瘤,这种区分除了在于肿瘤外观形态上的区别,还在于前者易于经淋巴道转移,而后者多经血液系统播散。血液系统肿瘤多起因于白细胞的恶性增长,使外周血中出现大量肿瘤细胞,血液呈现乳糜样颜色,故名白血病。

肿瘤不管是良性还是恶性,也不管是上皮组织来源还是间叶组织来源,本质上都表现为细胞失去控制的异常增殖,这种异常生长的能力除了表现为肿瘤本身的持续生长外,在恶性肿瘤还表现为对邻近正常组织的侵犯及经血管、淋巴管和体腔转移到身体其它部位,而这往往是肿瘤致死的原因。

第一节对肿瘤认识发展的历史

一、中医对肿瘤的认识

二、西医对肿瘤的认识

化学致癌学说:长期清扫烟囱的男孩容易发生阴囊癌

从事苯胺染料工业的工人容易得膀胱癌给兔耳长期抹煤焦油诱发肿瘤

从煤焦油中分离出致癌成分——苯并芘从巴豆中分离出佛波酯

病毒致癌学说:Rous证明一种鸡的肉瘤可以经由无细胞的滤液而移植,后来借助电子显微镜技术证明其病原就是Rous肉瘤病毒,从而确立了病毒致癌学说。人体肿瘤与病毒的关系则首先在Burkitt淋巴瘤得到证实,引起该肉瘤的病毒后来证明是EB病毒,EB病毒还与鼻咽癌关系密切。

物理致癌学说:紫外线引起皮肤癌

分子肿瘤学:第一个病毒癌基因Src从Rous肉瘤病毒中分离出来,并在正常人、动物的细胞中也找到了Src基因的存在,被为前癌基因或原癌基因proto-oncogene

针对癌基因及其功能,提出了两次打击学说:在有遗传性的病例,患者在出生时就从双亲遗传获得了一个变异的致病基因,在后天成长过程中另一个等位基因再发生变异,这样两次打击导致了肿瘤的发生。而非遗传性病例两次变异都在后天发生,因此发病也较晚。这种类型的肿瘤相关称之为抗癌基因,亦即抑癌基因。p53是目前发现在人类肿瘤中突变率最高的抑癌基因,并且在DNA修复、细胞凋亡、细胞分化及细胞周期的调空方面起着非常重要的作用。由于突变的p53基因所具有的协同转化细胞的能力及其在肿瘤组织中的大量积累,p53曾被误认为是癌基因。1989年才真正明确p53是抑癌基因。抑癌基因的发现不仅对于阐明一些具有遗传倾向的肿瘤如乳腺癌、大肠资等的发病机制意义重大,对于认识细胞活动的分子机制也起到了巨大的推动作用。

第一节肿瘤学的现状与发展趋势

一、流行病学状况

肿瘤的发病机制

物理致癌、化学致癌、病毒致癌、突变致癌学说上升到多步骤、多因素综合致癌理论。与治疗临床诊断、仪器诊断、实验室和病理诊断的综合

CT、MRI、PET技术

PCR技术、基因芯片技术及其它基因检测手段可以比较正确的反映肿瘤组织或体液中一些基因的变化,对肿瘤的诊断及预后判断具有一定的意义。

肿瘤的治疗:外科手术、放疗、化疗、基因治疗

二、我国的肿瘤研究

第二章肿瘤多因素多步骤发病机制

与肿瘤发病相关的因素依其来源、性质与作用方式的差异可以分为内源性与外源性两大类。外源性性因素来源与外界环境,包括化学因素、物理因素、致瘤性病毒、霉菌毒素等。内源性因素则包括集体的棉

衣状态、遗传因素、激素水平以及DNA损伤修复能力。

第一节化学致癌

目前认为凡能引起人或动物肿瘤形成的化学物质,称为化学致癌物chemical carcinogen

一、化学致癌物的分类

根据化学致癌物的作用方式可以将其分为直接致癌物、间接致癌物、促癌物三大类。所谓直接致癌物是指这类化学物质进入提内后能与提内细胞直接作用,不需代谢就能诱导正常细胞癌变的化学致癌物,如各种致癌性烷化剂、亚硝酰胺类。

所谓间接致癌物,是指着类化学物质进入体内后需经体内微粒体混合功能氧化酶活化,边成化学性质活泼的形式方具有致癌作用的化学致癌物。包括多环芳烃、芳香胺类、亚硝胺及黄曲霉素等。

促癌物又称为肿瘤促进剂。促癌物单独作用于机体内无致癌作用、但能促进其它致癌物诱发肿瘤形成。常见的促癌物有巴豆油(佛波醇二酯)、糖精及苯巴比妥等。

根据化学致癌物与人类肿瘤的关系又可将化学致癌物分为肯定致癌物、可以致癌物、以及潜在致癌物。肯定致癌是指经流行病学调查确定并且临床医师和科学工作者都承认对人和动物有致癌作用,其致癌作用具有剂量反应关系的化学致癌物。

可疑致癌物具有体外转化能力,而且接触时间与发癌绿相关,动物致癌实验阳性,但结不恒定;此外这类致癌物质、缺乏流行病学方面的证据

潜在致癌物一般在动物实验中可以获得某些阳性结果,但在人群中尚无资料证明对人具有致癌性。

与人类肿瘤有关的部分致癌物

二、化学致癌物的代谢活化

一般将未经代谢活化的、不活泼的间接致癌物,称为前致癌物;经过体内代谢转变为化学性质活泼、寿命极短的致癌物称为近致癌物;近致癌物进一步转变为带正电荷的亲电子物质,称为终致癌物。终致癌物与DNA、RNA、蛋白质等生物大分子结合导致它们的损伤,从而引起细胞癌变。

在间接致癌物的代谢活化过程中涉及到一系列的酶类。其中最重要的活化酶是混合功能氧化物系统,包括P450和P448。细胞色素P450是外源性化学物质体内生物转化最主要的代谢酶。该酶主要存在于内分泌组织、平滑肌组织、肝、肾、肺、脑、及脂肪组织中的画面内质网上。目前认为细胞色素P450基因的多态性是肿瘤易感性的一个重要方面。他们通过对致癌物的环氧化、羟化、脱烷基化、氧化、还原、结合以及水解,从而使致癌物活化或代谢成水解产物排出提外,因此该酶系统对化学致癌物的代谢具有两重性。如3,4-苯并芘是一种间接致癌物,其在代谢活化过程中需要经过酶介导的两次环氧化和一次水化,从而形成近致癌物而与细胞DNA等大分子结合,但是如果该环氧化物进一步水化,则可形成四醇化合物并与谷光苷肽或葡萄糖醛酸结合而解毒。

三、DNA加和物的形成

致癌物经过酶活化最终形成带有亲电子基团的终致癌物后,可与细胞的生物大分子结合,其中DNA是终致癌物攻击的主要目标。终致癌物与DNA结合导致DNA的化学修饰形成致癌物-DNA加合物。

致癌物与DNA的结合有非共价键及共价键良种方式。其中非共价键结合又有内插及外附两种类型。非共价键结合方式主要见于体外实验,体内主要以共价键方式形成致癌物-DNA加合物。DNA加合物形成后可以造成多种形式的DNA损伤,如碱基替代、缺失、插入、颠换,这些损伤进一步造成移码突变、点突变,使DNA复制时发生碱基配对错误。化学致癌物除了可与细胞核DNA结合外,目前证明亦可与线粒体DNA 交互作用,这会总加合物的形成可能与细胞能量代谢障碍,离子内环境失恒有关。裁定DNA加合物的方法有免疫法、荧光法和32P-后标记法。

四、遗传因素影响对致癌物的敏感性

由于间接致癌物需要通过酶介导的代谢活化而形成终致癌物,所以遗传因素对酶体系活性的影响将影响到致癌物的代谢活化。多环芳烃类化合物(PAH)是环境,特别是香烟烟雾中最重要且危害深广的一类致癌物,其体内代谢活化主要是由细胞色素P450 1A1(CYP1A1)基因编码的芳香烃类羟化酶(AHH)完成。芳香烃类羟化酶在组织细胞内的浓度越高,该组织对化学致癌物3,4-苯并芘的敏感性越强;体外培养细胞内AHH酶活性越高,芳香烃类化学致癌物就越容易引起这种细胞的恶性转化。

五、化学致癌物诱发的肿瘤与特定的基因改变有关

化学致癌物攻击的靶为细胞的瘤基因和抑瘤基因,从而引起瘤基因的激活和抑瘤基因的灭活。化学致癌物诱发的肿瘤常常表现为特定的基因位点改变,即这种特定的基因位点改变与化学致癌物类型有关,或与肿瘤类型有关。

六、化学致癌物的累积和协同效应

致癌物同时或相继作用于机体后,表现为化学致癌物的累积作用和协同作用。所谓累积作用是指两种或多种致癌物同时或相继作用于机体,其复合效应等于单独作用之和。此外动物同时暴露于几种致癌物,对靶器官有协同效应。

七、常见的化学致癌物

(—)多环芳香烃类(二)芳香胺与偶氮染料

(三)亚硝胺类包括亚硝酰胺和亚硝胺两类。

亚硝酰胺为直接致癌物,物理性质不稳定,体外试验可使细胞恶性转化,体内实验可诱发动物多种器官的肿瘤,如甲基亚硝基脲。亚硝胺类为间接致癌物,需经体内代谢后才有致癌性,又分为脂肪族和环状亚硝胺。

亚硝胺类化合物在环境中存在的方式有两个显著的特征:

1. 广泛存在

2.环境中存在很多可以合成致癌性亚硝胺的前身物质。

第二节物理致癌

电离辐射是最重要的物理性致癌因素

紫外线照射引起的皮肤癌,与DNA中形成嘧啶二聚体有关。

电离辐射对生物靶损伤的机制主要是产生电离,形成自由基。

第三节致瘤病毒

EB病毒是最早发现的与人肿瘤存在明显病因学关系的病毒。

一、致瘤病毒的概念及主要特征

与肿瘤有关的病毒可以分为致瘤性DNA病毒和致瘤性RNA病毒两大类。与动物或人类肿瘤有关的致瘤性DNA病毒有五大类:乳-多-空病毒类、腺病毒类、疱疹病毒类、乙型肝炎病毒类及痘病毒类。致瘤性DNA 病毒的共同特征为:病毒的致癌作用发生在病毒进入细胞后复制的早期阶段,相关的六基因多整合至宿主细胞DNA上。研究证明:某些DNA病毒在染色体上的定位具有倾向性,这种定位的倾向性往往表现为累及多个染色体的位点,可能涉及到染色体的脆性部位和原瘤基因的位点,这为进一步确定DNA病毒致瘤的机制提供了新的启示。此外,DNA病毒一般没有细胞内同源物,其编码的蛋白质主要为核蛋白,直接调节细胞周期,并与抑瘤基因相互作用。

DNA病毒感染宿主细胞之后,根据宿主细胞的性质可以分为允许性细胞和非允许性细胞。所谓允许性细胞是指当DNA病毒感染细胞后它能够复制并最终导致细胞的死亡。这种细胞往往是病毒的自然宿主。所谓非允许性细胞是指当病毒感染与其无关的种属细胞时,病毒复制的效率很低,甚至完全不能复制,但细胞能够存活。因此允许性细胞感染又称为裂解性感染;非允许性感染又称为流产性感染。在允许性感染的早期,病毒产生转化蛋白,在感染的晚期,在核内形成病毒颗粒,细胞进一步裂解,将新的病毒释放。在非允许性感染中,病毒的基因组整合到细胞的DNA中,使细胞发生转化。

与人类、禽类、哺乳类动物肿瘤有关的致瘤性RNA病毒主要是逆转录病毒。其分类有多种原则:根据病毒形态可分为A、B、C、D四种类型,与肿瘤有病因学联系的逆转录病毒主要是C型,其次是B

型。A型可能为B、C型病毒的不成熟形式,D型病毒是从恒河猴乳腺中分离出来的,目前还未证明它的致瘤作用。

根据病毒基因组结构是否完整,又可分为非缺陷型及缺陷型RNA致瘤病毒。非缺陷型无需辅助病毒,可以产生完整的病毒颗粒。一个非常典型的例字是含有src瘤基因的肉瘤病毒,在这个病毒的基因组,具有完整的gag、pol与env基因,此外还有瘤基因src,编码的蛋白产物为分子量60KD、具有酪氨酸激酶活性的PP60。近年来的进展表明,PP60参与信号传导途径,与多种肿瘤发病相关。

缺陷型RNA致瘤病毒基因组结构长具有缺陷,最常见的缺失为pol与env基因的缺失,但是却含有与病毒致瘤相关的瘤基因。因此,在其基因组结构中往往形成gag-onc融合基团,产生相应的融合蛋白。这类缺陷型RNA致瘤病毒需要在辅助病毒的协助下才能形成完整的病毒颗粒。

根据RNA病毒在动物体内的致瘤潜伏期和体外转化细胞的能力,还可分为急性和慢性RNA致瘤病毒两类。

急性RNA致瘤病毒诱发动物产生肿瘤的潜伏期一般为3-4周,并具有在体外转化细胞的能力。这类病毒基因组中的结构基因常有部分丢失,病毒瘤基因常取代了丢失部分,这样病毒的复制功能有缺陷,因此需要在辅助病毒协助下才能产生完整的病毒颗粒。这类病毒的致瘤性与其基因组中的瘤基因有关。

慢性RNA致瘤病毒在动物中潜伏期较长,一般4-12个月才能诱发肿瘤,对体外培养的细胞无转化能力,为非缺陷型病毒,在感染的细胞内能复制产生完整的病毒颗粒,但它不带致瘤基因。可整合到宿主细胞基因组内,由于病毒基因组的长末端重复序列(LTR)的插入,位于LTR内的病毒启动子或增强子致使细胞内某些邻近的原瘤基因过度表达可导致细胞癌变。

新近,根据RNA病毒基因组结构和致瘤机制不同,进一步将其分为:转导性逆转录病毒、顺式激活逆转录病毒和反式激活逆转录病毒3种。

转导性逆转录病毒具有病毒瘤基因,能转导入宿主细胞,归属于急性RNA致瘤病毒,同时往往属于缺陷型。

顺式属于慢性,不携带病毒瘤基因,但也能在体外转化细胞诱发恶性肿瘤。

反式激活逆转录病毒本身无病毒瘤基因,通过其编码的转录调节蛋白而激活同基因组的细胞基因和(或)病毒基因,从而致癌。

二、与人类肿瘤相关的致瘤病毒

1. 乳头状瘤病毒与宫颈癌与人宫颈癌发病相关的两个亚型是HPV16和HPV18。在大约90%的宫颈癌组织中可以检测到这两型核酸的同源序列,而且可以检测到E6和E7的转录产物,现认为E6和E7是HPV的瘤基因,研究证明,E6和E7的蛋白产物可以与p53、RB结合,从而导致这两种最重要的抑瘤基因蛋白产物失活或降解。

2. 乙型肝炎病毒与肝癌乙型肝炎病毒与人类原发性肝细胞癌的发生有密切的关系,多数肝癌组织内有HBV DNA以及HBV病毒的HBx,后者被认为是HBV的瘤基因,在转基因大鼠中可以诱发肿瘤。原发肝癌中p53的突变率很高,HBV及黄曲霉素是原发性肝细胞癌发病的主要原因。

3. EB病毒与鼻咽癌 EBV与多种人类肿瘤相关,其中关系最明确的是Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌。EB病毒基因组172kb,在潜伏感染状态时编码11中蛋白产物,其中潜伏蛋白(LMP1)被认为是病毒的致瘤蛋白。

4. HTLV与人类T细胞白血病有人类T细胞白血病病毒(HTLV)和成人T细胞白血病病毒(ATLV)。ATLV 又称为I型HTLV,HTLV的基因组结构为典型的逆转录病毒基因组结构,保留完整的结构基因,本身不携带瘤基因,但编码两个反式调节蛋白。

三、致瘤病毒致瘤分子机制

(一)病毒编码产物模拟细胞内分子信号

许多病毒可以编码从受体到核蛋白这一信号转导通路中的细胞信号转导模拟分子。

新近发现DNA病毒(如疱疹类病毒)和RNA病毒均可编码与宿主细胞周期素同源的的病毒产物(v-cyclin)来调控宿主细胞增殖周期。

(二)病毒编码产物激活细胞信号转导途径

已经发现许多病毒瘤基因及细胞六基因所编码的蛋白产物是重要的信号转导分子。某些致溜病毒编码的致溜蛋白可能以特定的方式激活袄内的信号转导通路,这种信号转导通路的异常激活可导致细胞增殖火星等一系列细胞表型的改变,是病毒致瘤的重要分子机制。

1. EB病毒编码产物即或细胞信号转导途径大多数EB病毒感染患者均处于隐性感染状态,及潜伏感染。潜伏膜蛋白(LMP1)是目前已被确证具有瘤基因功能的EBV编码的潜伏蛋白。目前认为LMP1通过模拟活化的肿瘤坏死因子受体家族中的CD40,介导信号转导而参与肿瘤的发生与发展。AP-1是最近被证实的LMP1信号转导靶基因之一。AP-1途径主要是通过两条信号途径活化:①SEK→JNK→c-Jun/AP-1途径;②Ras→Raf1→ERK1/2→AP-1

EBV的另外一种感染称之为裂解性感染或生产性感染,在该种感染状态下病毒可以表达BZLF1型基因,其表达可以引起病毒裂解复制而破坏其潜伏状态。对BZLF1基因及其表达调控研究的进展表明,BZLF基因的表达产物可以激活MAPK,P38及JNK通路,并与EB病毒相关肿瘤的恶性演进有关。尤其令人关注的是BZLF1基因表达产物在体外可以结合p53,在EB病毒阳性的B淋巴木细胞中,p53和Z蛋白共表达使p53调节基因的转录减少;而在上皮细胞中,二者共表达增加P53调控的基因,这种差异可能是p53代谢或活化上的差异。p53和BZLF1间的相互作用导致它们之间互相抑制,可能与鼻咽癌的发生有关。

2. HCV病毒编码产物激活细胞信号转导途径丙型肝炎病毒(HCV)是一种与肝细胞癌(HCC)发生有密切关系的RNA病毒。HCV核心蛋白是由191个氨基酸组成的多功能蛋白。HCV核心蛋白能够增强由淋巴毒素β受体配体和肿瘤坏死因子α触发NFκB信号转导通路的效用,使HCV感染呈慢性活动状态和慢性持续状态。研究发现HCV核心蛋白能激活MAPK(mitogen-activated protein kinase)和血清应答元件使细胞获得生长优势,HCV核心蛋白还能激活核转录因子AP-1。

(三)病毒编码产物对细胞周期的干预调控

1. 病毒编码产物对cyclinD1的调控 cyclinD1又称PRAD1、CCND1、BcL-1,为于11q13,长约15kb,有5个外显子,4个内含子,编码295个氨基酸,分子量为34kD的蛋白质,其表达在细胞中呈周期性改变,是细胞周期调节的重要瘤基因。

致瘤病毒产物对cyclinD1的调节可以通过多中途径,其中致意是通过信号转导途径调节cyclinD1的启动子的活性,从而调节cyclinD1的表达水平,后者导致细胞周期G1/S期限制点的失活。EB病毒编码产物LMP1可通过活化NFκB、AP-1而活化cyclinD1。

2. 病毒编码产物对CKI的调控 Rb、p16、cyclinD和CDK可共同组成了反馈调节系统。

3. 病毒编码产物对pRb的灭活目前至少发现有三种病毒蛋白,即E1A、HPVE7、SV40大T抗原可与Rb 蛋白结合。

4. 病毒编码产物对p53的灭活 p53蛋白与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关。研究证明:SV40T、抗原、腺病毒E1B、HPVE6和E7蛋白、EBV核抗原5(EBVN5)以及HBX 蛋白均与p53蛋白结合,形成复合物后,使p53蛋白在细胞内含量显著增加,增强了细胞分裂和增生的能力,而使其功能失活。

第四节遗传因素

恶性肿瘤的种族分布差异、癌的家族聚集现象、遗传性缺陷易致肿瘤形成都提示遗传因素在肿瘤发生中起重要作用。

一、两次突变学说

70年代初,Knudson以几中儿童期肿瘤模型,提出了两次突变假说(two-hit hypothesis)。以视网膜母细胞瘤为代表,该假说认为遗传型的肿瘤第一次土百年发生于生殖细胞,第二次土百年发生于体细胞,因此解释了遗传型肿瘤发病奶奶了早,肿瘤表现为多发性和双侧性;散发性肿瘤的两次突变均发生于体细胞,故肿瘤发病迟,并且多是单发或单侧性的。来年感次土百年假说不仅可以解释罕见的遗传型肿瘤,而且也为常见肿瘤的遗传易感性的研究提供了一个很好的模型。后来视网膜母细胞瘤基因(Rb)克隆成功进一步从分子水平支持了Knudson的两次突变假说。

二、常见的遗传性肿瘤综合征

常见的遗传性肿瘤综合征是指有恶性倾向的癌前病变。它具有综合的症状,共同特点都是良性病变,并且上多发性的。发生恶变的年龄比同一器官的恶性肿瘤的发病年龄要早的多。这类疾病除上述的视网膜母细胞瘤以外,还有Li-Fraumeni综合征。实验证明,p53基因生殖细胞突变是该肿瘤综合征的主要遗传基础,在肿瘤细胞中往往出现p53基因位点的另一等位基因的再次突变或丢失。

三、基因多态性一肿瘤的遗传易感性

某些肿瘤的表型与cyclinD1的多态性具有相关性。作为G1/S期行进的重要调节蛋白,cyclinD1的异常表达与多种肿瘤的发生、发展及预后有关。

胃癌是由环境因素和遗传因素共同引起的恶性肿瘤。近年来基因多态的研究显示,胃癌的遗传一8感性与免疫相关基因多态、酶类基因多态、癌基因和抑癌基因多态关系密切。幽门螺旋杆菌(HP)是胃癌的主要环境致病因素。许多化学致癌物的代谢酶类基因多态与胃癌遗传易感性密切相关。

四、易感基因与肿瘤的遗传

家族性乳腺癌与遗传易感基因的突变有密切关系。结肠癌中有15-20%为家族性发病。肺癌的发病率具有遗传易感性。

第五节肿瘤发病的多阶段

一、癌变的二阶段学说

Berenblum和Subik提出:癌变至少由两个既有区别又有联系的阶段所构成。第一个特性的激发阶段,由使用一次小剂量的致癌物所引起,使正常细胞转变为潜伏性瘤细胞。第二个为比较非特异的促进阶段,由巴豆油等促癌物促成,使潜伏性瘤细胞进一步发展成为肿瘤。激发过程比较短暂,一般是不可逆的。已证实大部分致癌物均为诱变物,因此激发过程具有诱变性质,即激发事件涉及到遗传突变。促进过程是潜伏性瘤细胞经促癌物作用后变成瘤细胞的过程。促进阶段的初期具有可逆性,而后期是不可逆的。促癌物本身不具诱变性,促癌过程是被激发细胞进一步增殖、逐步形成克隆的选择过程。

二、癌变多阶段的分子基础

目前认为肿瘤的发生与发展大致可分激发、促进、进展和转移等几个阶段。

(一)细胞永生化是细胞癌变过程中的重要阶段

1. 细胞永生化的基本概念细胞永生化是体外培养细胞恶性转化过程的第一步,是体内肿瘤发生与发展进程的早期阶段。新近研究认为细胞永生化呈现多个阶段,也就是正常细胞在一些因素的作用下,逃避了老化期和危机期两个限制点的束缚后,获得了提外无限增殖的能力,即永生化( immortalization)老化期( senescence)是阻止细胞永生化的第一个限制点,体外培养的正常细胞经过若干增殖传代后,细胞停止生长并不可逆的进入一个增殖静止阶段:即老化期。处于老化期的细胞虽然保持细胞代谢活力,但对有丝分裂原刺激无反应,增殖停止并脱离细胞周期,典型的生物学特征表现为老化期相关半乳糖苷酶活性明显升高。即使细胞能表达致瘤病毒基因瘤基因产物并持续增殖,培养一段时间后,细胞仍再次脱离细胞周期而停止生长,这一阶段称为危机期。进一步逃离危机期仅仅是极少数细胞(大约10-7),仅有这部分细胞才能继续发展而永生化。因此认为,逃避老化期和危机期是细胞永生化的重要环节是细胞癌变启动阶段。

2. 病毒编码产物在细胞永生化中的意义 DNA致瘤病毒瘤基因产物均可体外转化细胞,并由此建立了各类细胞系,进一步活化瘤基因或灭活抑瘤基因,可促细胞恶变。

3. 细胞永生化过程中基因协同作用细胞永生化过程需要多基因协同参与,细胞永生化过程中发生细胞周期失调、端粒酶重新激活等重要的分子事件。

染色体端粒程序性缩短是阻止细胞永生化的结构障碍。端粒酶对于维持细胞内端粒长度起着重要作用。正常体细胞几乎没有端粒酶活性,仅在干细胞、生殖细胞等存在端粒酶表达,而大多数人永生化细胞系以及各种人类肿瘤组织中端粒酶活性表达升高。

DNA致瘤病毒可通过诱导端粒酶表达促使细胞永生化。EB病毒转化人淋巴细胞时,端粒酶阳性的细胞可永生化,反之,端粒酶阴性细胞只能延长体外培养培养寿命而不能永生化。

(二)体外转化实验中瘤基因协同效应

单个瘤基因并不足以引起细胞转化。两个或多个瘤基因可发生协同效应。

(三)转基因动物模型提供了六基因协同效应的体内证据

三、人类肿瘤的多阶段模型

增生→良性肿瘤→原位癌→浸润癌

人类结肠肿瘤的发生及发展过程中所发生的分子事件为理解瘤基因与抑瘤基因的协同作用致癌提供了一个很重要的模型。结肠肿瘤的演进具有很明确的形态学时相。正常的结肠粘膜最初由上皮增生发展成为良性瘤I、II、III级,再经腺癌发展成为转移癌。

新近对cyclinD1研究发现,正常上皮细胞中无cyclinD1的表达,但在癌旁上皮增生和癌旁上皮不典型增生这些癌变阶段却发现cyclinD1的表达增高,由此引发的G1/S失调及增殖紊乱,可能导致自身基因组不稳定,从而促使癌前阶段病变向恶性肿瘤发展。cyclinD1过表达在结肠良性肿瘤阶段可能以同样的机制使良性肿瘤向恶性肿瘤演进。

正常胃粘膜上皮细胞转化成癌也是一个多步骤的过程,设计多种癌基因、抑癌基因、生长因子及其受体、细胞粘附因子及DNA修复基因等的异常积累。胃癌临床兵力上分两型:肠型(良好分化型,及腺管型)及弥漫型(差分化型、及无腺管形成的腺癌及印戒细胞瘤和硬癌等)。肠型胃癌遵循一连串的变化,自慢性胃炎→肠化生→腺瘤(异型增生)→早期胃癌→晚期胃癌的顺序演变与结肠癌的发生、发展顺序极其相象。基因不稳定性、染色体不稳定性、和由端粒酶激活或端粒酶逆转录酶的表达所致的永生化参与了胃癌的起始步骤,在从腺癌经过早期胃癌发展到晚期胃癌的过程中均伴有CD44异常转录物的出现、p27的表达下调、cyclinE的过表达。伴随C-erbB扩增、nm23表达下调、GF过表达、晚期胃癌开始出现侵袭,转移的特性。 C-erbB扩增

p53突变/LOH 染色体7qLOH

D1S191不稳定性 APC、p53 p27表达下调 cyclinE过表达

DNA高度甲基化 K-ras突变 CD44异常转录物 p27表达下调

染色体不稳定性端粒酶激活 cyclinE过表达 nm23表达下调

端粒缩短 HERT表达 CDC25B过表达 GF过表达

胃正常上皮

第三章肿瘤的遗传易感性因素

第一节概述

根据现代细胞生物的观点,肿瘤是一类起源于单一体细胞,经异常生长发展

的基因病。有许多因素影响癌变通路中各种时间发生的概率:细胞内因素主要包括获得性或遗传性DNA修复或细胞周期控制缺损、基因调控缺损以及产生和消除内源性致突变剂的代谢基因多态等;细胞外因素主要有环境暴露如饮食和吸烟,以及在细胞内和细胞外起作用的代谢系统的基因多态。

目前认为肿瘤是环境因素引起的,环境因素是肿瘤发生的始动因素,而个人的遗传特征决定肿瘤的易感性。就遗传因素而言,至少有三种机制导致某些个体对肿瘤易感:⑴通过遗传获得突变基因,而这种突变基因是癌变通路的关键基因⑵通过遗传获得的突变基因使携带者对环境因素作用的敏感性增高,从而导致和加速癌变通路事件的发生和积累。⑶通过遗传获得突变基因有利于癌变克隆的选择和生长。

第二节高外显度的遗传综合征与肿瘤易感性

一、抑癌基因胚细胞突变

因抑癌基因突变而患肿瘤的范例是成视网膜细胞瘤(retinoblastoma)和Li-Fraumeni综合征,其原因分别是Rb基因和p53基因的胚细胞突变。1971年Knudson提出著名的“两次突变”假说来解释遗传性和非遗传性成视网膜细胞瘤的发生。随后的一系列研究证明,遗传性成视网膜细胞瘤患者的子女之所以易

感,是因为这些个体携带一个由父母遗传

第十章肿瘤转移

肿瘤转移是指恶性肿瘤细胞脱离原发肿瘤,通过各种转移方式,到达继发组织或器官得以继续增殖生长,形成与原发肿瘤相同性质的继发肿瘤的全过程。肿瘤转移是恶性肿瘤的基本生物学特征,是临床是绝大多数肿瘤患者的致死因素。肿瘤转移主要是通过淋巴道、血道和种植等转移途径。

肿瘤转移包括原法肿瘤扩展浸润、肿瘤细胞脱离、转送和继发性生长等环节。肿瘤浸润和肿瘤转移是互有关系的不同病理过程。肿瘤浸润是肿瘤转移的前提,但并不意味着有浸润就必然有转移,然而肿瘤转移必定有浸润。肿瘤浸润是肿瘤细胞脱离原发群体,通过浸润在周围见质中生长并突如脉管系统或腔道并被转运到靶组织,再穿透毛细血管或毛细淋巴管并在基质中不断增生,形成新的继发瘤。

第一节肿瘤转移的基本过程

一、肿瘤多步骤转移机制

㈠早期原发癌生长

㈡肿瘤血管形成

㈢肿瘤细胞脱落并侵如基质

㈣进入脉管系统

㈤癌栓形成

㈥继发组织器官定位生长

㈦转移癌继续扩散

转移是一个多步骤的复杂过程。肿瘤可因不同器官来源、不同组织类型而性质不同。同一种肿瘤又可含多种细胞亚群,它们各有不同的遗传、生化、免疫和分子生物特性,所具有的转移倾向又迥然不同。

二、肿瘤侵袭—肿瘤细胞从原发癌进入循环系统

侵袭和转移是恶性肿瘤重要的生物学特征,侵袭和转移是恶性肿瘤生长发展过程中密不可分的相关阶段。侵袭主要是指癌细胞侵犯和破坏正常周围组织,进入循环系统的过程,同时癌细胞在继发组织器官中定位生长也可包含侵袭。转移是指侵袭过程中癌细胞迁移到特定组织器官并发展成为继发性癌灶的过程。侵袭和转移是同一过程中的不同阶段,侵袭贯穿转移的全过程,侵袭是转移的前奏,转移是侵袭的结果。侵袭作为肿瘤转移的起始阶段主要包括以下几个过程:

㈠肿瘤细胞的增殖和扩展肿瘤细胞的不断增殖是肿瘤侵袭的前提。随着细胞增殖导致肿瘤组织内部压力增高,该扩张性压力有利于癌细胞向压力低的方向侵袭和转移。一般认为增殖活性是肿瘤侵袭、转移的基础和前提,但侵袭和转移的实现还取决于肿瘤细胞对正常组织的破坏能力,肿瘤细胞的运动能力以及对侵袭转移中所遭遇环境的适应性等因素。

㈡肿瘤细胞的分离脱落恶性肿瘤细胞的侵袭过程,首先是从溜母体分离,然后再向周围组织侵袭。肿瘤细胞的分离倾向与细胞结构的变化和粘附力下降密切相关。肿瘤细胞可产生各种溶解酶来分解细胞外基质和基底膜。

㈢恶性肿瘤细胞的运动性和趋化性在侵袭过程中,各种溶解酶破坏细胞外基质的同时,肿瘤细胞必须移动进入基质,组织特异性趋化因子和结合趋化因子能增强肿瘤细胞的运动性,但肿瘤细胞的自身运动也是必不可少的。肿瘤细胞的运动能力与转移倾向呈正比关系。

㈣血管形成与肿瘤侵袭新生毛细血管的形成对原法肿瘤本身的增殖和生长是必不可少的,同时也是肿瘤侵袭转移的必须条件。多数研究结果表明肿瘤血管形成参数可作为判断肿瘤患者预后的较好指标。当然,肿瘤血管形成是肿瘤发生转移的必要条件,但并不意味着一定发生转移。

三、肿瘤转移—肿瘤细胞从循环系统进入继发器官

通过侵袭方式进入机体循环系统的肿瘤细胞绝大多数在短期死亡,导致肿瘤细胞死亡的原因可来自肿瘤细胞本身或来自宿主的环境因素。肿瘤本身的因素可以是自身缺乏变形性以致不能顺利通过循环管道系统;也可能是细胞缺乏形成癌栓的能力,或是肿瘤细胞表面缺乏粘附因子。宿主因素则是多方面的,机体的免疫系统在清除肿瘤细胞过程中扮演了重要的角色,另外血液湍流可加速肿瘤细胞的破损;毛细血管的

垂直压力对正在通过的肿瘤细胞也是重要的损伤因素;内皮细胞产生的NO被认为是非特异性杀伤进入循环系统的肿瘤细胞的重要因素。只有具有高度转移潜能的中立细胞才能逃逸上述种种因素,通过循环系统到达继发脏器,锚定粘附,逸出血管,最终在继发脏器增殖生长形成转移癌灶。

㈠肿瘤细胞锚定粘附①肿瘤细胞在循环系统转运过程中与血小板相互作用并绞合成簇,当脉管内皮损伤时有助于血小板的粘附,这样肿瘤细胞-血小板蔟就粘附锚定在内皮表面,这是肿瘤细胞在继发器官定位附着的关键环节。②另外的锚定附着方式可能是一些较大的癌栓被微小脉管截获。由此可在循环系统中形成较癌栓,进而有较大机会在继发脏器着床存活,最终形成转移。

㈡肿瘤细胞逸出循环系统逸出循环系统涉及到脉管基底膜的降解和穿透以及肿瘤细胞穿过脉管后在结缔组织中的移动。局部脉管基底膜的缺损经常伴随着癌肿转移,而良性病变则无此改变。当肿瘤细胞与脉管内皮粘附后,可诱导内皮细胞回缩,从而暴露细胞外基质。肿瘤细胞可以与细胞外基质的有机成分结合,可促进肿瘤转移定位在特异的脏器。

㈢肿瘤细胞定位生长肿瘤细胞进入继发脏器基质后同时并不意味着转移一定形成,只有当侵入继发脏器基质的肿瘤细胞增殖形成转移灶并进行性长大才真正完成了转移。如原发肿瘤一样,当转移灶体积增长到一定程度时,新生毛细血管网随之形成接通肿瘤。转移瘤灶的肿瘤细胞亦可通过脱落、侵袭进入循环系统产生二级转移瘤灶,这就是所谓的“转移之转移”

㈣转移的休眠休眠细胞可以单个或簇状种植和贴附在结缔组织并停留在细胞周期G0期,逃过了机体的杀伤作用。也有可能这些细胞参与正常细胞周期循环,肿瘤细胞分裂和死亡处于一种动态平衡。目前认为肿瘤血管形成缺如和正常的机体免疫功能状态是促使转移肿瘤细胞长期保持休眠的来年感大主要因素。

四、肿瘤转移的器官选择性

不同来源的肿瘤细胞有其容易发生的特定脏器转移,即肿瘤转移的器官选择性。

“种子与土壤”学说,认为肿瘤的转移是特殊的肿瘤细胞(种子)在适宜生长的继发脏器(土壤)中生长发展的结果。

“机械和解剖学说”以器官的解剖、血流的分布等来解释脏器选择性现象,但这些远不能说明转移的本质。

(一)肿瘤转移的器官选择性规律

常见肿瘤转移器官选择性规律

原发肿瘤常见继发转移器官原发肿瘤常见继发转移器官

乳腺癌骨、脑、肾上腺甲状腺癌骨

前列腺癌骨肾透明细胞癌骨、肝、甲状腺

肺小细胞癌骨、脑、肝睾丸癌肝

皮肤黑色素瘤肺、脑膀胱癌脑

眼脉络膜黑色素瘤肝神经母细胞肝、肾上腺

(二)肿瘤细胞表型差异性

不同种类的肿瘤转移潜能不同。通常分化差、恶性程度高、生长快、病程晚的肿瘤易发生转移,反之亦然。

肿瘤细胞转移能力可能与以下因素密切相关:⑴细胞表面糖蛋白复合物⑵细胞表面抗原表达⑶细胞膜神经节苷脂含量⑷细胞表面酶活性⑸细胞转运能力。

(三)组织器官微环境差异

组织器官微环境的差异分两个方面,一是原发肿瘤脏器,二是继发肿瘤脏器。不少实验证明,将不同的肿瘤细胞移植于与相同器官,或相同的肿瘤细胞移植于不同的部位,其侵袭能力表现差异甚大。

(四)参与肿瘤转移器官选择性的相关因素

⑴影响肿瘤细胞与继发脏器脉管内皮细胞的细胞外基质结合的因素

⑵化学趋化因子⑶脏器相关免疫状态⑷其它因素

五、研究肿瘤转移的动物模型

裸鼠转基因肿瘤转移动物模型

第二节肿瘤转移的分子生物学基础

肿瘤转移机制理论的两大发展阶段:

1. 50~60年代发展起来的形态学观察方法,从肿瘤细胞组织类型、细胞形态、核分化程度来评估肿瘤的转移倾向

2. 70年代末现代免疫学的发展,提供了机体免疫与肿瘤转移密切相关的证据,特别是局部免疫、间质浸润细胞的免疫活性的针对性研究,推动了肿瘤转移研究的深入。

随着当今分子生物学技术的进步,提出了肿瘤转移机制的全新理论,这就是基因调控下多元体系。

一、基因调控下的肿瘤转移

二、粘附因子与肿瘤转移

肿瘤转移过程中无不包含着粘附和分离(粘附解聚)两方面。肿瘤侵袭的第一步就是个体肿瘤细胞从原发肿瘤脱落游离,本质是肿瘤细胞间粘附因子的损失所致,结果是赋予肿瘤细胞转移潜能。接着更为重要的是循环肿瘤细胞与脉管内皮细胞及细胞外基质细胞的粘附,这些都是肿瘤转移过程中的关键步骤。

(一)细胞与细胞间的粘附:同源细胞间的粘附、异源细胞间的粘附

(二)细胞与细胞外基质的粘附通过受体来达到,其中以整合素受体占主要比例。细胞与细胞外基质的粘附处于一种动态可调节的状态。

(三)粘附因子的种类和作用

1. 整合素一种膜镶嵌糖蛋白

2. 钙连接素一种跨膜糖蛋白家族,主要参与同源细胞间的粘附,钙连接素的表达与肿瘤分化程度和侵袭能力密切相关。

3.免疫球蛋白类粘附因子

4. 选择素在肿瘤转移器官选择性倾向中发挥重要作用。

三、血管生成和肿瘤转移

肿瘤的生长和扩散转移与血管形成密切相关:⑴在肿瘤直径小于2mm时,肿瘤生长缓慢,原发肿瘤仅局部浸润,尚不发生转移,成为所谓的“潜伏期”。只有当肿瘤继续生长大于2mm,微血管逐渐形成,肿瘤实体随之迅速增大,进而发生扩散转移⑵肿瘤实体内微血管的数量与肿瘤转移的潜能成正相关关系。

⑶某些血管生成素和生成因子如VEGF、EGF和FGF通过促进血管生长大大增加肿瘤转移的纪律⑷血管生成抑制剂能抑制肿瘤在体内的生长和转移,但体外培养时不能抑制肿瘤细胞的生长。

(一)血管形成过程

肿瘤新生毛细血管是在周边组织原有的血管基础上延伸扩展形成的,这些血管为日益扩增的原发肿瘤提供养料,肿瘤在生长过程中也分泌多中物质来促进新生毛细血管的进一步形成。与此同时,这些丰富的毛细血管也为肿瘤细胞侵袭进入循环系统提供了良好的机会。

(二)肿瘤血管生成的调节

肿瘤血管生成一般包括以下步骤:⑴血管内皮基质膜溶解⑵内皮细胞向肿瘤组织迁移⑶内皮细胞在迁移前沿增殖⑷内皮细胞管道化,分支形成血管环⑸形成新的基底膜。

拮抗血管生成因子能有效抑制肿瘤组织的血管生成。

肿瘤转移的另一重要途径的脉管系统是淋巴管,它以缺少完整的基底膜和铰链复合物有别于血管。

四、纤维蛋白溶解酶及其调节因子

纤维蛋白溶解酶及其相应活化因子和抑制因子在肿瘤转移中的重要作用。纤维蛋白酶原是纤维蛋白溶解酶的前体,分布广泛并与细胞外基质的有形成分紧密相连。纤维蛋白酶原在纤维蛋白溶解酶激活因子(PA)的作用下形成纤维蛋白溶解酶,后者可降解消化大多数基质物质,并且可促使胶原酶原变为活性的胶原酶共同参与消溶作用。这种组织基质的消溶作用在肿瘤转移过程中如肿瘤血管生成、肿瘤细胞脱落、基质浸润、侵入和逸出循环系统、继发脏器移行和环境改造等重要步骤中体现出来极为重要的效应。

五、基质金属蛋白酶与组织抑制剂

细胞外基质和基底膜的降解和破坏是肿瘤转移多阶段过程中的重要步骤,细胞外基质和基底膜主要组织结果可分为胶原、层粘和纤维结合素等,这些组织结构的破坏和降解需要相应的溶解酶参与。溶解酶系统由一个庞大蛋白溶解酶家族组成,也称基质金属蛋白酶(MMPs)。基质金属蛋白酶和相应的金属酶组织抑制剂(TIMP)在肿瘤侵袭和转移过程中担任了重要角色。

(一)基质金属蛋白酶的种类和结构

分为四大类:胶原酶、明胶酶、基质溶解酶和膜类基质金属蛋白酶(MT-MMPs),除此四大类外,根据在体外作用底物的特性的不同将一些可溶性和非膜结合MMPs归于其它类别。

基质金属蛋白酶由几个特征性的结构区域组成,其中主要包括氨基末端多肽、催化区域片段和羟基末端乳酶样结构。膜类基质金属蛋白酶还包含羟基末端跨膜样结构,而MMP-7则缺少羟基末端血凝乳酶样结构。

(二)金属酶组织抑制剂的种类和结构

金属酶生物抑制剂主要是金属酶组织抑制剂,金属酶组织抑制剂是一种分泌蛋白,它们在MMPs的活化和功能活性调节中起至关重要的作用。目前已经认定四种TIMPs(TIMP1-TIMP4)。

(三)基质金属蛋白酶的功能及其调节

功能包括:⑴MMPs通过破坏基底膜和细胞外基质,促使肿瘤细胞侵袭周遍结缔组织进入脉管系统,最终到达继发组织器官扩展生长⑵对原发性肿瘤和继发性肿瘤的生长有促进调节作用,并制造出适应肿瘤生长扩散的微环境⑶具有明显促进肿瘤血管生长的作用。众多研究表明,MMPs的过度表达与肿瘤的恶性程度密切相关。

大多数MMPs是以潜伏前体分泌,并在细胞外以非活化状态存在,只有在相应活化因子调节活化后才能发挥生物功能。除了特异性组织抑制剂如TIMP-1~TIMP-4,还有大量的非特异性蛋白酶抑制剂能够抑制MMPs。

六、机体免疫状态与肿瘤转移

机体免疫监视系统对控制肿瘤发生、发展起关键作用。肿瘤细胞从发生到转移需具备⑴生长繁殖⑵转移潜能⑶免疫逃逸。参与控制转移的免疫细胞主要有:

1. NK细胞是机体免疫监视的第一道防线,无需预先抗原激活就具备对某些肿瘤细胞的杀伤作用。NK 细胞不仅监视控制肿瘤的发生,而且对控制肿瘤转移也发挥重要功效。

2. 巨噬细胞巨噬细胞有较强的抗癌作用是被普遍公认的,局部浸润的巨噬细胞对抗肿瘤转移更有重要意义。

3. T细胞 T细胞是种类繁多,功能复杂的一类体系。T细胞中的不同亚群对肿瘤细胞有不同的作用。

第三节阻止肿瘤转移存在的问题和发展方向

一、肿瘤转移的基因治疗

基因治疗是将功能基因通过分子生物工程手段转染插入异常细胞,纠正致病基因的白殴打,使其获得功能蛋白或酶等基因表达产物,从而达到治疗目的。基因治疗的方法可分为体细胞基因治疗和直接基因治疗,前者是将受体细胞在体外培养,转染人外源基因再将细胞植回体内,后者是将选择载体插入基因片段后注入体内直接转染靶细胞。具体方法又分理化方法和病毒介导方法,病毒载体基因转染方法在临床实践中有广泛的应用前景。从肿瘤基因治疗的策略又可将其分为五大类:⑴增强宿主抗癌免疫⑵恢复或增强肿瘤抑制基因的功能⑶阻断癌基因⑷优化增强化疗及放射敏感性⑸细胞基因杀伤效应

二、血管形成抑制剂与肿瘤转移

肿瘤新生毛细血管形成是肿瘤转移过程中的一个关键步骤。多种化合物有血管生成抑制活性,包括抗生素、维生素D3衍生物、维甲类、多磺基化合物、肝素类似物及细胞外基质成分等。

三、细胞粘附因子抑制剂与肿瘤转移

粘附因子的调控对肿瘤侵袭和转移起重要作用,据研究蛋白酪氨酸激酶(PTK)作为信号传导活化因子参与了肿瘤细胞与细胞外基质结合以及肿瘤细胞在基质的移动等关键步骤。

四、基质金属蛋白酶抑制剂与抗肿瘤转移

基质金属蛋白酶在肿瘤侵袭和转移过程中担任了重要角色,通过抑制阻断MMPs的生物活性可以达到阻碍肿瘤转移的目的。

特异性TIMPs 药物类MMPs抑制剂通过转染特异性反义寡核苷酸

第十一章肿瘤免疫

肿瘤免疫学(tumor immunology)是免疫学与肿瘤学交互渗透的一门科学,它研究肿瘤的抗原性、肿瘤的发生发展与机体免疫功能的相互关系、机体对肿瘤的免疫应答及抗肿瘤免疫效应机制以及肿瘤的免疫预防、诊断和治疗。从免疫学的角度看,肿瘤就是一群能不断表达“正常”抗原(基因过度表达)和(或)“异常”抗原(基因修饰、突变或确失)的宿主体内自身组织细胞。

20世纪60年代,免疫监视学说,为肿瘤免疫学理论奠定了基础。

第一节肿瘤抗原

肿瘤抗原是指细胞癌变过程中出现的新抗原(neoantigen)物质的统称,一般分为肿瘤特异性抗原(tumor special antigen,TSA)和肿瘤相关抗原(tumor-associated antigen,TAA)两大类。

一、肿瘤特异性抗原

肿瘤特异性抗原是指只存在于某种肿瘤细胞表面而不存在于相应正常细胞或其它种类肿瘤细胞表面的新抗原。这类抗原首先是通过近交系小鼠间进行肿瘤移植的方法得以证实的,其简要过程是先用化学致癌剂甲基胆蒽(methyl-cholanthrene,MCA)诱发小鼠皮肤肉瘤,当肉瘤长至一定大小时予以手术切除,将此切除的肿瘤移植给正常同系小鼠后可生长出肿瘤,但将此肿瘤移植回原来经手术切除肿瘤的小鼠,则不发生肿瘤,表明该肿瘤具有可诱导机体产生免疫排斥反应的抗原。由于此类抗原通常是由动物肿瘤移植排斥实验所证实,故又称为肿瘤特异移植抗原(tumor specific transplantation antigen,TSTA)或肿瘤排斥抗原(tumor rejection antigen)。

根据肿瘤发生的不同,可将TSA大致分为三类:

1. 化学致癌剂或物理因素诱发的肿瘤抗原这类肿瘤抗原特异性高而抗原性较弱。甲基胆蒽、二乙基亚硝胺、紫外线、X-射线

2. 病毒抗原与B淋巴细胞溜和鼻咽癌的发生相关的EB病毒、与成人T细胞白血病(ATL)相关的人类T淋巴细胞病毒(HTLV)、与人宫颈癌的发生相关的乳头状溜病毒(HPV)、与肝癌发生相关的肝炎病毒HBV、HCV等,而HIV则与Kapasi肉瘤、非霍奇金淋巴瘤的发生相关,人类疱疹病毒8(HHV-8)也与Kapasi肉瘤的发生相关。同一种病毒诱发的不同类型肿瘤(无论组织来源或动物种类如何不同),均可表达相同的抗原且具有较强的抗原性。

3. 突变抗原自发性肿瘤是指一些无明确诱发因素的肿瘤,大多数人类肿瘤属此类。自发肿瘤的抗原有TSA和TAA两种。肿瘤原癌基因的激活或抑癌基因突变的发生是特异性的,常导致与恶性表型有关的功能改变,因此,细胞在癌变过程中由原癌基因激活或抑癌基因突变、缺失等所导致的肿瘤细胞表达的异常蛋白认为是TSA,然而大多数人类肿瘤抗原是TAA。

TSA在细胞内被降解后,其抗原肽可与MHC I类分子在内质网中结合,并共表达于细胞表面,被CD8+CTL 所识别,因此是诱发T细胞免疫应答的主要肿瘤抗原。

二、肿瘤相关抗原

肿瘤相关抗原是指一些肿瘤细胞表面糖蛋白或糖脂类成分,它们在正常细胞上有微量表达,但在肿瘤细胞表达明显增高。TAA的抗原决定簇可被B细胞识别产生相应的抗肿瘤抗体。目前已发现的人类TAA主要包括过表达抗原(overexpression antigen)和分化抗原(differentiation antigen)(一)过表达抗原

某些基因在正常组织呈静息状态或低水平表达,当细胞恶性转化时表达量显著增加。

1. 胚胎抗原胚胎抗原是在胚胎发育阶段由胚胎组织产生的正常成分,在胚胎后期减少,出生后逐渐消失或仅有微量表达。当细胞恶变及肿瘤生长时,这类抗原可重新合成或表达量明显增高。较为典型和

研究的最为深入的胚胎抗原是甲胎蛋白(α-fetoprotein,AFP)和癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)。AFP是肝细胞癌变时由癌细胞合成分泌的,在其它肿瘤很少或无表达,具有相对的肝细胞癌特异性。CEA主要见于结肠癌,是一种与汇总六细胞膜相关的抗原,其水平升高也可见于其它消化系统肿瘤如胰腺癌。

2. 癌基因过表达抗原某些肿瘤细胞癌基因的表达产物与原癌基因的表达产物之间仅有量的差别而没有质的变化。癌基因过表达抗原的相应抗原肽能与大多数MHC-I类分子结合而诱发特异性CTL反应。

3. 过表达糖脂或糖蛋白抗原某些肿瘤细胞可出现膜结构改变,糖肢、脂(如神经节苷脂)和(或)糖蛋白(如粘蛋白)表达过量或结构异常,从而有助于肿瘤的侵袭和转移。

(二)CT抗原

该类抗原是在黑色素瘤、膀胱癌、乳腺癌等多种肿瘤细胞和正常睾丸组织细胞上都有表达,但除睾丸外其它正常组织细胞中均为发现表达,故称CT抗原(cancer-testis antigen,CT)。CT抗原经胞质溶胶途径降解为各种抗原肽,通过MHC-I类分子递呈于肿瘤细胞表面,为CD28细胞识别。CT抗原的免疫性较强。

(三)分化抗原

分化抗原是细胞在分化、成熟的不同阶段出现或消失的抗原的总称。不同组织来源、不同的分化阶段的细胞可表达不同的分化抗原。目前研究的较多的是黑色素细胞分化抗原。

第二节肿瘤抗原加工、递呈与识别

抗原递呈细胞(antigen-present cell,APC)是能捕捉、加工和处理抗原,并将处理后的抗原肽片段呈递给抗原特异性淋巴细胞的一类免疫细胞。APC主要包括树突状细胞(dendritic cell)、巨噬细胞(macrophage,MΦ)和B淋巴细胞。

(一)树突状细胞(DC细胞)

树突状细胞是在1937年分离和鉴定的,它是最强的诱导T细胞抗肿瘤免疫抗原递呈细胞,其细胞表面有许多树突状突起,胞内具有丰富的线粒体,但粗面内质网、溶酶体与核糖体不发达,细胞表面无绵羊红细胞受体及SmIg。

(二)巨噬细胞

巨噬细胞(MΦ)也是一类重要的APC。MΦ表面有IgFc受体、补体受体以及细胞因子受体,它们与相应配体结合后可使MΦ发挥吞噬、识别抗原、条理作用及抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytoxicity,ADCC)等。

(三)抗原递呈细胞对抗原的摄取、处理和递呈

目前,APC的概念也已发生了变化,除了单核-巨噬细胞、树突状细胞等那些专职的APC,肿瘤细胞本身也是APC。抗原递呈主要有良种形式:内源性抗原递呈和外源性抗原递呈。

内源性抗原递呈主要指细胞内自身抗原、肿瘤抗原和病毒抗原,由主要组织相容性复合物I类分子(MHC class I)途径递呈。

外源性抗原经专职APC吞噬(主要是颗粒抗原)、胞饮(主要是可溶性抗原)或内吞(主要是指经细胞膜上受体FcR、C3R捕获抗原)在胞内形成吞噬体,然后与溶酶体融合形成吞噬溶酶体。抗原经多种水解酶作用降解为具有免疫远性的肽片段,同时由内质网合成的MHC-II类分子被转运至吞噬溶酶体内,与肽片段结合成具有稳定螺旋结构的多肽-MHC-II类分子复合物。在高尔基体参与下,该复合物被转运到细胞膜表面,供CD4+T细胞TCR识别。

APC加工处理抗原的主要意义是形成抗原的免疫显位,即将抗原特异性淋巴细胞所识别的表位中关键性肽段即抗原表位显露出来,从而将抗原信息递呈给CD4+T细胞。经过加工处理后的抗原,其免疫远性可增强1000倍。

二、主要组织相容性复合体

同种异体移植物移植后会发生免疫排斥反应,这是由细胞表面的同种异型抗原诱导的。将引起这种排斥反应的抗原称为组织相容性抗原或移植抗原。机体内具有多种组织相容性抗原,将其中能引起剧烈而迅

速排斥反应的组织相容性抗原称为主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)。人的MHC被命名为人白细胞抗原系统(human leucocyte antigen,HLA)。

分类:HLA-I类抗原分子主要将抗原呈递给CD8+T细胞

HLA-II类抗原分子与CD4+T细胞结合而递呈捕获的抗原

MHC与肿瘤抗原识别 MHC分子参与抗原的处理及T、B细胞限制性识别抗原。表现为:⑴外源性抗原被APC加工后,与MHC-II类分子结合成稳定的复合物,进而被CD4+T细胞的TCR CD3识别,由启动免疫应答⑵CD8+T细胞的TCR CD3须识别外来抗原与MHC-I类抗原复合物,由此约束Tc细胞特异性杀伤靶细胞。

研究表明,许多人类肿瘤或肿瘤细胞株的MHC-I类抗原表达缺失或表达量降低,使Tc细胞不能识别并攻击肿瘤细胞,从而导致肿瘤细胞逃逸。

三、共刺激分子

机体对肿瘤细胞的排斥主要依赖于体内的T细胞,尤其是CD8+CTL和CD4+Thl细胞。1970年,“T细胞激活双信号”假说,一类是特异的抗原呈递信号,即第一信号;另一类是非特异性的、非MHC限制的共刺激信号,称为第二信号。

在肿瘤免疫中,共刺激信号的传递有多种不同方式。⑴反式共刺激:由肿瘤细胞的MHC I类分子递呈抗原肽直接刺激T细胞上的TCR,同时由与T细胞紧密接触的B7与专职APC共同提供共刺激信号⑵顺式共刺激:将B7基因导入肿瘤细胞,弥补所缺乏的共刺激信号,以提高肿瘤的免疫原性⑶间接顺式共刺激:肿瘤细胞脱落的抗原被专职APC所捕获,它们可经MHC I类分子呈递给T细胞,虽然其效率远低于对内源性抗原的呈递,且需要大量抗原才可诱导MHC I类分子限制性CTL。

(一)B7分子

为44-54kD的糖蛋白,属于免疫球蛋白超家族成员,主要有三类家族成员,其中以B7-1和B7-2研究较深入。B7分子在肿瘤免疫反应中具有重要研究意义。

(二)细胞粘附分子1

也属免疫球蛋白超接组粘附分子之一。

(三)热稳定抗原(四)4-1BB

第三节抗肿瘤免疫机制

肿瘤发生后,机体可通过免疫效应机制发挥抗肿瘤作用。机体抗肿瘤免疫的机制包括细胞免疫和体液免疫两方面,这两种机制不是孤立存在和单独发挥作用的,它们相互协作,共同杀伤肿瘤细胞,一般认为,细胞免疫是抗肿瘤免疫的主要方式,体液免疫通常仅在某些情况下起协同作用。对于大多数免疫原性强的肿瘤,特异性免疫应答是主要的,而对于免疫原性弱的肿瘤,非特异性免疫应答可能具有更主要的意义。

一、抗肿瘤细胞免疫

目前认为在抗肿瘤细胞免疫机制中起作用的效应细胞包括T淋巴细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞及树突状细胞等。

(一)T淋巴细胞(二)自然杀伤细胞(三)巨噬细胞(四)LAK细胞和肿瘤浸润淋巴细胞

二、抗肿瘤体液免疫

在抗肿瘤免疫中,B细胞介导的体液免疫不占主导地位,但也有一定的作用。

(一)B淋巴细胞

B淋巴细胞是提内唯一能产生抗体(免疫球蛋白分子)的细胞。

三、细胞因子

细胞因子在抗肿瘤免疫及其调节中具有重要作用,这些细胞因子包括白细胞介素(interleukin,IL)、干扰素(interferon,IFN)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor)及各种造血相关细胞因子等。

(一)白细胞介素

主要对T下拨起作用的白细胞介素:IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-10、IL-12、IL-18

对B细胞起作用的白细胞介素:IL-5、IL-6、IL-7、IL-10等

(二)干扰素至少分为五类IFN I型干扰素II型干扰素

(三)肿瘤坏死因子

第四节肿瘤免疫逃逸

影响肿瘤细胞逃脱机体免疫监视的因素很多,主要包括免疫抑制和免疫耐受两个方面。

(一)肿瘤诱发的免疫抑制

肿瘤诱发的免疫抑制主要表现在两方面:肿瘤诱导产生免疫抑制细胞和肿瘤细胞分泌免疫抑制因子。肿瘤诱导产生免疫抑制细胞主要是指主要是指抑制性T细胞(suppressor T lymphocyte,Ts)、抑制巨噬细胞(suppressor macrophage,sM )和自然抑制(natural suppressor)。

(二)肿瘤免疫抑制耐受

从免疫学的角度看,肿瘤细胞就是一种能不断表达“正常”抗原(基因过度表达)和(或)“异常”抗原(基因修饰、突变或缺失)的宿主体内自身组织细胞。因此肿瘤可被视为一种特殊的自体抗原。在正常情况下,机体对自体抗原不产生免疫应答,即呈现出免疫耐受。

肿瘤免疫耐受是肿瘤细胞逃避机体的免疫系统监控的主要机制之一。导致肿瘤免疫耐受的因素较多且复杂,导致肿瘤免疫耐受的因素主要包括:

1. 肿瘤细胞的免疫原性弱免疫原是指能诱导机体产生免疫应答的物质,肿瘤细胞是一种自身的突变细胞,其大部分成分与正常细胞相同,只有极少数异常表达的蛋白质和畸形多糖具有免疫原性。

2. 肿瘤抗原的封闭、遮蔽与隔离

3. MHC分子的低表达

4. 共刺激分子的缺乏

5. 抗原递呈功能障碍

6. 肿瘤细胞免疫豁免

7. T细胞缺陷

总之,肿瘤免疫耐受的产生是一个极其复杂的过程,对于不同的肿瘤或同一种肿瘤的不同发展阶段,其免疫耐受的机制可能不尽相同。

尽管如此,机体免疫系统对自身肿瘤抗原的耐受仍是相对而言的。

第五节问题与展望

1. 肿瘤抗原的问题对于肿瘤抗原的加工、识别与递呈是诱导有效肿瘤免疫应答的关键因素。但总的来说,对于肿瘤抗原的研究还处于摸索阶段,距离临床应用还有相当的距离。

2. 肿瘤免疫监视与免疫耐受的问题

3. 肿瘤免疫治疗的问题

第十二章肿瘤的细胞与分子诊断

第一节细胞与分子诊断在肿瘤研究中的意义和应用

细胞和分子诊断的特点是灵敏度高、特异性强、适用范围广、取材一般不受组织或时相限制。目前主要应用于⑴人类遗传病的基因诊断和产前诊断⑵肿瘤⑶感染性疾病病原体(细菌、病毒)⑷多基因病⑸组织器官移植配型⑹性别鉴定⑺法医学⑻医学分子生物学基础研究应用。

一、肿瘤易感基因的检测二、肿瘤的分类三、肿瘤的早期诊断

四、肿瘤的预后判断五、肿瘤的个体化和预见性治疗六、肿瘤的预后监测

第二节肿瘤基因过表达及其检测

一、基因过表达的形式

癌基因的激活和抑癌基因的失活是肿瘤发生过程中的关键因素。癌基因的激活有多种表现形式,其中基因产物过表达为重要的形式之一。

二、基因过表达的检测

(一)表达产物的检测

无论是癌基因还是抑癌基因,其蛋白产物的过表达可以应用相应的抗体,应用免疫组织化学方法检测肿瘤组织中蛋白产物,也可应用酶联免疫吸附实验(ELISA)和免疫印渍(Weatern blot)方法,检测肿瘤细胞或血清中的蛋白产物。

第一代测定蛋白质产物的方法为流式细胞仪(flow cytometry)测定法。更新一代的影象细胞测定法(image cytometry)则可应用特定波长的光密度进行积分,从而得到特定蛋白质的含量。

(二)基因扩增的检测

检测的经典方法为核酸分子杂交,包括原位杂交(ISH)和荧光原位杂交(FISH)、Southern blot(DNA 杂交)、Northern blot(RNA杂交)、原位PCR和反转录PCR等。

第三节基因突变及其检测

癌基因和抑癌基因突变是肿瘤发生中出现频率较高的分子事件,突变的结果则使癌基因激活或抑癌基因失活,导致细胞表型发生变化和肿瘤发生。

一、基因突变的形式

在DNA和染色体水平上,基因突变主要有下列几种形式。

(一)点突变

点突变(point mutation)指基因在特定的位置发生的一个核苷酸的改变,使相应蛋白质的一个氨基酸改变,继而改变了蛋白质的空间构型和生物学功能。

点突变可以表现为错义突变、无义突变、终止码突变和移码突变等多种形式。

(二)基因缺失

基因片段的缺失是另外一种主要的突变形式,缺失的范围差别较大,可以是1-2个碱基,也可以是一个片段甚或是一个外显子的缺失。

(三)基因易位或重排

某一基因在肿瘤细胞中从染色体的正常位置转移到其它染色体的某个位置上称为易位或重排。

(四)其它类型的基因突变

二、基因突变的检测方法

(一)PCR-SSCP法(二)杂合双链分析法(三)突变体富集PCR法(四)变性梯度凝胶电泳法(五)化学切割错配法(六)等位基因特异性寡核苷酸分析法(七)连接酶反应

(八)等位基因特异性扩增法(九)RNA酶A切割法(十)染色体分析(十一)DNA序列分析

第四节生物芯片技术

微阵列技术是在一小片固相载体上储存大量的生物信息,又称为生物芯片。

一、DNA芯片

DNA芯片是基于杂交测序技术基础上建立起来的,依其用途不同分为表达芯片、基因组芯片和测序技术,根据芯片上核苷酸长度不同分为寡核苷酸芯片、eDNA芯片和基因组芯片。植被主要有两个过程,一是原位合成,二是将制备好的DNA片段排列在固相载体上。DNA芯片制造主要有三种技术:照相平板印刷术、机械打点法和喷墨法。

二、蛋白质芯片

蛋白质芯片与DNA芯片类似,所不同的是载体上挂载的是蛋白质。蛋白质芯片的作用原理同酶联免疫测定(ELISA)相似,可用于检测蛋白质—蛋白质、蛋白质—DNA、蛋白质—RNA,以及配体及其它小分子化合物之间的相互作用关系。

三、组织和细胞芯片

第五节限制性酶切片长度多态性分析

一、杂合型缺失和串联重复序列

二、RELP的检测

RELP的检测方法分为直接分析法和间接分析法两种。直接法必须通过限定的内切酶酶切基因组DNA后,与特异性的探针杂交后分析。间接法则是选用原基因外两翼核酸序列上的多态性探针,应用间接连锁法分析。

第六节微卫星不稳定性分析

一、微卫星不稳定性与肿瘤

微卫星不稳定性检测是基于VNTR的发现。细胞内基因组含有大量的碱基重复序列,一般将6-70bp的串联重复称为小卫星DNA,又称为VNTR。而将1-4bp的串联重复称为微卫星DNA,又称为简单重复序列。SRS是一种最常见的重复序列之一,具有丰富的多态性、高度杂合性、重组率低等优点。

二、微卫星不稳定的检测

第七节单核苷酸多态性分析

第八节端粒酶与肿瘤的关系及检测

一、端粒酶与肿瘤

染色体端粒(telomere)是位于细胞染色体末端的一种由2-20kb串联的短片段重复序列(TTAGG)n 及一些结合蛋白组成的特殊结构。端粒在染色体定位、复制、保护和控制细胞生长寿命等方面具有重要的作用,并与细胞凋亡、细胞转化和永生化密切相关。端粒序列的复制依赖于一种特殊的DNA聚合酶即端粒酶的作用。端粒酶为由RNA和蛋白质组成的一种核糖核蛋白复合物(RNP),含有端粒序列的模板,即以自身RNA组分为模板,复制合成端粒序列。

二、端粒酶活性的检测

TRAP法→接近闪烁分析技术→ELISA法→原位杂交方法

第九节存在问题及发展方向

第十三章肿瘤影象诊断技术与介入治疗

医学影象学包括影象诊断学和介入放射学两个部分。前者是通过某种方法形成人体组织、器官的影象,根据这些影象了解组织和器官的解剖与生理状态以及病理变化,从而作出诊断;后者是运用影象诊断学技术作为导向和监控手段来采集标本和治疗疾病。

第一节 CT的临床运用

一、 CT发展的历史和回顾

CT检查简便、迅速和安全,可得到横断层面的高质量影象。其密度分辨率和空间分辨率高,可显示不同的组织层次,静脉注射造影剂后血管强化可与周围组织区别,因此可清晰显示病灶与血管、周围组织的关系。

二、螺旋CT在临床的运用

螺旋CT采集数据的方式和图象重建方法与常规CT不同。检查床以恒速通过CT机架做连续线性运动,X线球管和探测器同步连续旋转炮暴光和采集数据。这样采集的扫描数据分布在一个连续的螺旋空间内,所以螺旋CT扫描亦称溶剂扫描。

(一)螺旋CT扫描的优点

SCT明显的提高了单位时间内对解剖位置的扫描覆盖面积,以及连续无间歇的容积数据采集方式使其具有以下优点

1. 扫描速度快

2.获得容积扫描数据

3. 锥形线束螺旋CT还有更多优点

(二)螺旋CT三维成象(3DCT)

螺旋CT扫描获得的容积数据除可得到高质量的横断面图象外,随着应用软件的迅速发展,还可行三维CT、CT血管造影、CT多平面重组及CT内窥镜重建。三维重建是图象处理技术的一大飞跃,它给人以三维立体印象,能显示复杂结构的完整形态。

1. 螺旋CT血管造影螺旋CT血管造影(CT angiography,CTA)是经周围静脉告诉注入碘造影剂,在靶血管造影剂充盈的高峰期,用螺旋CT对其进行快速容积数据采集,由此获得的图象再经各种后处理技术,合成三维血管造影。

胸腹部大血管因其管径大更适合做CTA检查。CTA还可用于了解肿瘤与周围血管的关系。

CTA的优点:⑴一次增强扫描就可获得感兴趣区的容积扫描数据,无需额外暴光就能从多个角度重建,立体显示血管病变的位置、形态以及动脉瘤腔和瘤内血栓情况⑵便于临床医生手术前了解肿瘤与周围血管间的关系,利于更好的指定手术计划⑶少创伤、检查时间短、对病人无痛苦。

2. CT多平面重组 CT多平面重组(multiplanar reformations,MPR)是在对病人进行了一定数量的无间隔的薄层扫描之后,将已有的各层面中的有关显示数据取出来重新组合成三维空间中的另外新的片

面图象。

MPR主要用于以下两方面:⑴发生于解剖临界部位和复杂解剖结构部位的病变。⑵对迂曲走行血管、肠管的显示。

3. CT仿真内窥成像螺旋CT容积扫描和计算机仿真技术的结合产生了CT仿真内窥成像(CTVE)技术:利用计算机软件功能,将螺旋CT容积扫描获得的图象数据进行后处理,冲建出空腔器官内表面的不断靠近观察者和逐渐放大的多幅立体图象。

CTVE的临床价值有:⑴为非侵入性检查,安全,病人无痛苦。尤其使用于不能承受纤维内窥镜检查的病人⑵能从不同角度和从狭窄或阻塞远端观察病灶,这点对于喉CT内窥镜成像尤其重要⑶能观察到纤维内窥镜无法到达的管腔,如血管内腔的情况⑷能帮助引导纤维内窥镜活检及治疗⑸可改变透明度,通过管腔观察管外情况。

4. 肿瘤与周围结构的表面重建。

(三)螺旋CT实时图象显示

1. CT透视 CT透视(CT fluoroscopy)是基于螺旋CT快速连续扫描、快速图象重建和连续图象显示技术的发展。

2. 实时增强监视

(四)高分辨率CT扫描

三、CT造影剂对比增强

增强扫描是指经静脉注入水溶性有机碘剂后再进行扫描。血液内高密度的碘浓度增高后,血管和供血丰富的器官或病变组织密度增高,而供血少的组织则相对低密度,形成密度差,以致病变显示更为清楚。最后,造影剂经泌尿道排泄使泌尿道强化。

目前使用的有机碘造影剂是水溶性的,具有较高的安全系数。我国广泛使用的是离子型造影剂,常规CT增强的有机碘造影剂浓度是60%。非离子型造影剂的渗透压与血液的渗透压相近,因具有较低的心血管毒性和神经毒性,患者容易耐受,因此非离子型造影剂在高危病人或需要用大剂量造影剂检查时,尤其值的推荐。

(一)CT动态增强扫描

当CT扫描时间与扫描间隔时间之和小于10秒时,CT动态增强扫描才成为可能。CT动态增强扫描常指同层动态扫描,在“动态扫描”次序中可先设定开始和终止扫描的位置、层厚以及其它技术条件,然后扫描过程可自动的逐层进行。

(二)CT灌注成像此法难免有取样误差

(三)延迟增强扫描

四、超高速CT

五、CT在肿瘤分期中的应用

肿瘤临床分期标准是在特定的影响学技术为主的条件下,结合其他因素,为知道肿瘤的治疗和估测预后等所提出的一种较为合理的方案。

(一)在肿瘤“T”分期中的应用(二)在肿瘤“N”分期中的应用(三)在肿瘤“M”分期中的应用

六、存在问题及今后的研究方向

(一)CT图象存在伪影的问题(二)对胃肠道粘膜早期病变(三)组织特异性诊断的问题

(四)小的弥漫性病灶诊断的问题(五)鉴别肿瘤的复发与残留的问题

(六)3DCT、CTA及MPR所存在的问题(七)CTVE所存在的问题

第二节磁共振影象诊断和波谱分析

磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)的原理不同于其他的影象学技术,它所提供的信息与其他的影象学复发不同且量大,在疾病的诊断上有其独特的优势。与CT相比,MRI没有电力辐射,不使用含碘的造影剂,不存在碘过敏反应的危险。

二、磁共振对比剂

磁共振对比剂的增强机制与CT对比剂完全不同,前者本身不产生MR信号,只是改变组织T1、T2达到

间接增强的效果而后者本身能吸收X射线而达到直接增强的作用。MRI增强剂有的是阳性增强,有的是阴性增强。

(一)非特异性细胞外液间隙对比剂

目前使用的都是钆螯合物,其特点是亲水性,分子量小。分布是非特异性的,注入血管后迅速向周围组织间隙分布,并由肾脏排泄。

(二)由网状内皮系统清除的对比剂

如菲立磁

(三)由肝细胞直接作用的对比剂

1. 肝胆系对比剂:钆与芳香环螯合能增加分子的亲脂性,可被肝细胞摄取。

2. 锰化合物对比剂

3. 受体型对比剂

(四)血池对比剂

1. 大分子对比剂

2. 颗粒

三、磁共振血管造影

磁共振血管造影(magnetic resonance angiography,MRA),由于其无创伤性、低风险及不断提高的准确性已经逐渐成为真正被推荐的血管性疾病的诊断方法。

(一)MRA的基本原理

1. 时间飞越法时间飞越法(time of flight,TOF)是MRA的主要成像方法之一,它的原理是“流动相关增强效应”

根据数据或信号获取方式不同,TOF-MRA可以分为二维时间飞越法和三维时间飞越法(2D-TOF和3D-TOF)。

2. 相位对比法影响MR信号的除了纵相磁化矢量的大小外,还有横向磁化矢量的相位。相位对比法的基础是流动质子的相位效应。

3. MRA各种方法优缺点的比较

2D-TOF的主要优点:采集时间短;对很大范围的流速均很敏感,可大容积成像,可显示动脉和静脉;对非复杂性慢流较其他方法敏感;病人有较明显的运动也能获得诊断图象。2D-TOF可用于大容积筛选成像和坚持非复杂性慢流血管。

3D-TOF的主要优点:信号丢失少,对复杂血管敏感,空间分辨率高。用于坚持有信号丢失的病变如动脉瘤、血管狭窄。

2D-PC的主要优点:仅血流呈高信号;空间分辨率高;成像容积内信号均匀一致;对很大范围的流速敏感,可显示动脉和静脉;能对血流做定量和定向分析。它可用于分析可以病变部位的细节。

(二)造影剂在MRA中的应用

常规MRA是利用流动效应来显示血管,其基本成像原理是流动相关效应和相位改变效应。

(三)临床应用

影象学中除MRA外,血管造影的其它方法还有常规X线造影,CTA和多普勒超声等。MRA相对于X线血管造影和CTA,其优点是:⑴无电离辐射⑵常规MRA可避免穿刺和碘造影剂的使用,对有出血倾向、肝肾功能不全及碘过敏者有特别意义。即使是对比增强,MRA所用的对比剂安全,肾毒性小,不良反应少⑶无骨和钙化的影响⑷可任意平面扫描得到图象

MRA主要临床应用有:

1.血管狭窄可以有效诊断主动脉及其主要分支,各主要脏器大血管及段血管的有明显血流动力学改变的狭窄性病变,且结果与X线许观造影高度相关。

2. 血管畸形

3. 动脉瘤和夹层动脉瘤

4. 肿瘤与大血管的关系

5. 静脉疾病

6.血管手术后疗效评价

四、磁共振快速成像法

常规的MR脉冲序列与CT相比有一个明显的缺点即扫描时间长,一般需要几分钟时间。MR扫描时间长的主要因素是TR太长,缩短TR可扫描时间成比例减少。

(一)快速自旋回波脉冲序列(二)梯度回波脉冲序列(三)临床应用

各种快速成像序列扫描所需时间大大缩短,因而能在短时间内得到屏息扫描图象,从而减少呼吸等运动伪影。

梯度回波序列所需扫描时间极短,可以用于快速定位及快速动态增强扫描。梯度回波技术对磁敏感效应非常敏感,磁敏感性噶的物质如铁磁性物质,可引起局部磁场不均匀而加重这一效应产生信号丢失,因此临床上常用梯度回波序列检测颅内和肝内的出血。

目前最常用的灌注成像是利用血管内注射磁共振造影剂与快速成像序列相结合,用来观察器官、组织和病变内微小血管的循环灌注情况,从而能够提供常规MRI及MRA所不能获得的血流动力学方面的信息。目前主要用EPI来进行关注成像。灌注成像用于研究组织、器官的血液灌注情况,评价肿瘤的血管结构和脑血管性疾病。常规增强方法只能了解病灶有无增强和增强的强度,而用灌注的方法可以详细的了解病变的动态强化过程,这将有助于对病变的定性诊断和肿瘤良恶性的鉴别诊断。

五、磁共振波谱分析

磁共振技术在医学上的应用,包括磁共振成像(MRA)和生化代谢分析即磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy,MRS)两方面。二者有类似的基本原理但又有重要的差别。MRI主要是显示组织器官的图象信息,而MRS主要是提供组织化学成分的数据信息。MRS是检测体内化学成分唯一的无创伤性手段。

(一)MRS的基本原理(二)MRS临床应用

1.肿瘤诊断

2.中枢神经系统疾病的诊断

六、存在问题与发展方向

MRI检查所需时间较长一直是传统MRI的公认的遗憾之一。如果要加做MRA或(和)MRS则所需时间更长,甚至有的病人不能耐受,同时也影响了价值昂贵的MR设备单位时间内处理病人的数量。

由于强磁场及射频磁场对铁磁性物质和金属物体的作用和对电子设备的影响,体内有铁磁性异物、心脏起搏器、胰岛素泵、除颤器和待遇自动输液器的病人不能进入MRI检查室,这在一定程度上限制了MR的应用。

胶原纤维和体内沉积的钙因为其分子结构或化学成分不能发生核磁共振,钙化的组织和骨皮质在任何序列中都是无信号或低信号。组织内和病变内的较细的钙化和骨化难于辨认,常需辅以平片甚至CT。

第三节肿瘤的核素影象诊断与治疗

一、放射性核素影象诊断在肿瘤学中的应用

(一)历史回顾与现状

(二)放射性受体显像

1. 生长激素抑制受体

2. 雌激素受体显像

3. 多巴胺D2受体显象

(三)放射免疫显像

(四)PET肿瘤代谢显像

在肿瘤临床及研究中,肿瘤代谢显像主要用于:⑴肿瘤良恶性的鉴别诊断⑵肿瘤转移灶尤其是软组织、淋巴结转移灶的发现及定位,以便于评价肿瘤恶性程度及分期⑶肿瘤治疗效果的监测。尤其是早期评估化疗的效果⑷肿瘤复发、术后残留灶与治疗后的坏死及瘢痕的鉴别。

(五)核医学与肿瘤外科学

(六)其他肿瘤显像方法

二、放射性核素治疗在肿瘤学中的应用

(一)历史回顾与现状(二)放射免疫及受体导向治疗(三)放射性核素治疗骨转移性骨痛

三、存在问题与发展方向

(一)放射性免疫与受体显像治疗(二)PET技术

(三)核素影象诊断技术与其他影象技术融合互补(四)肿瘤的放射性核素治疗

相关主题
相关文档 最新文档