1.细胞周期有何特点?
2. 细胞周期是如何进行自身调控的?
3. 叙述肿瘤细胞周期调控异常的发生机制。
4.试述细胞分化的调控。
5. 试述恶性肿瘤细胞异常分化的机制。
6.为什么肿瘤可以用诱导分化的方法治疗?
参考答案:
1.细胞周期的特点:①呈单向性:即细胞只能沿G1→S→G2→M方向推进而不能逆行;②呈阶段性:各期细胞形态和代谢特点有明显差异,细胞可因某种原因而在某时相停滞下来,待生长条件适合后,细胞又可重新活跃到下一时期;③存在检查点:控制各时相交叉处存在着检查点决定细胞下一步的增殖分化趋向;④受细胞微环境影响:细胞周期是否顺利推进与细胞外信号、条件等密切相关。
2.细胞周期的运行是由Cyclin和CDK的结合和解聚驱动。在细胞周期中,Cyclin与CDK形成复合体,激活CDK,通过CDK有序地磷酸化和去磷酸化来调节,推动细胞周期行进;当CDI介入,形成Cyclin/CDK/CDI复合体或Cyclin减少时,CDK活性受到抑制,就终止细胞周期行进,这种“开”与“关”似的调控,根据实际需要有序进行,使细胞周期运行与环境和发育相一致。最后,CDK又受Rb和P53、myc等基因的控制使之与细胞分化和细胞死亡相协调,完成细胞增殖。
3.肿瘤细胞周期调控异常发生机制有:
(1)细胞周期蛋白的异常:cyclin(主要是cyclinD、E)过量表达。Cyclin D是生长因子感受器。 cyclin Dl(Bcl-1)是原癌基因产物。因基因扩增、染色体倒位、染色体易位引起cyclin Dl过表达。
(2)CDK的异常:主要见于CDK4和CDK6的过度表达。CDK与Cyclin结合形成Cyclin/CDK复合体就被激活,活化增殖信号通路。高浓度的CDK4还可对抗P15的作用并能抑制细胞分化的进行。
(3)CDI表达不足和突变:CDI基因是肿瘤抑制基因,CDI是CDK的抑制物。肿瘤细胞呈现CDI表达不足或突变。有InK4失活和Kip含量减少。
(4)检查点功能障碍:此时,就不能确保细胞周期精确和有序地进行,会发生细胞分裂和染色体的忠实性减少,有丝分裂时染色体分离异常,遗传的不稳定性又导致染色体数目和DNA倍数改变。如失去G2/M检查点的阻滞作用,引起染色体端粒附近DNA序列丢失以及染色体的重排和基因扩增。肿瘤细胞恶性增殖就可持续进行。
4.细胞分化的调控涉及:
(1)基因水平调控:细胞分化调控本质上是基因调控。细胞基因在特定时间和空间选择性表达或被阻遏,不同种类细胞呈现差别基因表达,使各种分化细胞表型的多样性。组织专一基因对细胞分化(细胞表型确定)起重要作用。
(2)转录和转录后水平调控: ① 细胞分化的关键是转录调控,细胞外信号调节基因转录激活物决定相关基因是启动还是阻遏;②其次是转录加工翻译及其修饰,前体mRNA和mRNA转录后有加工,而产生出不同的mRNA和蛋白质。
(3)翻译与翻译后水平调控:翻译水平调控是指mRNA选择性翻译成蛋白质,不同细胞对翻译产物进行不同加工。
(4)细胞外因素调控:涉及众多的细胞外信号物质、细胞外基质和营养因素等,本质是影响核转录因子活性的细胞信号转导的进行,最终引起基因表达的改变。还可通过影响起始因子、延伸因子和核糖体蛋白的磷酸化而在翻译水平上调节基因表达。
总之,细胞分化不仅有细胞核和基因的主导作用,而且有细胞质和环境因素对分化的重要调控作用。
5.恶性肿瘤细胞异常分化的机制包括:
(1)细胞的增殖和分化脱偶联:恶性肿瘤细胞出现细胞增殖和分化间偶联失衡倾向,细胞增殖增强,分化异常如低分化、去分化或反分化、趋异性分化。
(2)基因表达时空上失调:①特异性基因表达受到抑制,如肝癌细胞不合成白蛋白;②胚胎性基因重现表达,如有些肝癌患者血中出现高浓度甲胎蛋白。
(3)癌基因和抑癌基因的协同失衡:有癌基因数目增多、活性超常或者抑癌基因缺失、失活、突变所致。作为细胞增殖分化信号转导系统中信号物质,正信号癌基因产物(src、ras、sis等)过度增强;负信号抑癌基因(Rb、P53等)表达产物减弱,则不能对抗过度增强的正信号,调节细胞分化和增殖障碍,如视网膜母细胞瘤发生。
6.应用诱导分化的方法治疗肿瘤是因为:①细胞癌变存在细胞分化异常,包括细胞分化和增殖的脱偶联、基因表达失调、癌基因和抑癌基因的协同失平衡;②恢复肿瘤细胞对增殖和分化的正常调控,肿瘤细胞即可逆转;③将肿瘤细胞诱导分化为终末分化的细胞,并能诱发它们凋亡;④可通过调节肿瘤细胞增殖周期提高常规化疗和放疗的疗效。