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腫瘤發(fā)生中的遺傳因素

  一、腫瘤的家族聚集現(xiàn)象

  1.癌家族 癌家族(cancer family)是指一個(gè)家系中惡性腫瘤的發(fā)病率高(約20%),發(fā)病年齡較早,通常按常染色體顯性方式遺傳,以及某些腫瘤(如腺癌)發(fā)病率很高等。Lynch將上述特點(diǎn)歸納為“癌家族綜合征”。曾經(jīng)報(bào)告過一個(gè)癌家族(G家族,圖9-1),經(jīng)地70多年(1895年開始)間的五次調(diào)查,有些支系已傳至第七代,在842名后裔中共發(fā)現(xiàn)95名癌患者,其中患結(jié)腸腺癌(48人)和子宮內(nèi)膜腺癌(18人)者占多數(shù)。這95人中有13人腫瘤為多發(fā)性,19人癌發(fā)生于40歲之前;95名患者中72人有雙親之一患癌,男性與女性各47和48人,接近1:1,符合常染色體顯性遺傳。

圖9-1 癌家族G部分系譜圖

  2.家族性癌 家族性癌(familial carcinoma)是指一個(gè)家族內(nèi)多個(gè)成員患同一類型的腫瘤,例如,12%-25%的結(jié)腸癌患者有腸癌家族史。許多常見腫瘤(如乳腺癌、腸癌、胃癌等)通常是散發(fā)的,但一部分患者有明顯的家族史。此外,患者的一級親屬中發(fā)病率通常高于一般人群3-4倍。這類癌的遺傳方式雖然還不很清楚,但表明一些腫瘤家族聚集現(xiàn)象,或家族成員對這些腫瘤的易感性增高。

  再者,在對77對患白血病的雙生子調(diào)查中發(fā)現(xiàn),同卵雙生者發(fā)病一致率非常高;在另一調(diào)查中,20對同卵雙生子均患同一部位的同樣腫瘤。這些都說明遺傳因素在腫瘤發(fā)病中的作用。

  二、腫瘤發(fā)病率的種族差異

  某些腫瘤的發(fā)病率在不同種族中有顯著差異。如在新加破的中國人、馬來人和印度人鼻咽癌發(fā)病率的比例為13.3:3:0.4.移居到美國的華人鼻咽癌的發(fā)病率也比美國白人高34倍。其它一些腫瘤類似情況。如黑人很少患Ewing骨瘤、睪丸癌、皮膚癌;日本婦女患乳腺癌比白人少,但松果體瘤卻比其它民族多10余倍。種族差異主要是遺傳差異,這也證明腫瘤發(fā)病中遺傳因素起著重要作用。

  三、遺傳性腫瘤

  一些腫瘤是按孟德爾方式遺傳的,亦即由單個(gè)基因的異常決定的。它們通常以常染色體顯性方式遺傳,并有不同程度的惡變傾向,故也稱為遺傳性癌前改變,F(xiàn)舉例如下。

  1.家族性結(jié)腸息肉 家族性結(jié)腸息肉(familial polyposis coli,FPC)又稱為家族性腺瘤樣息肉癥,在人群中的發(fā)病率為1:100000。表現(xiàn)為青少年時(shí)結(jié)腸和直腸已有多發(fā)性息肉,其中一些早晚將惡變。90%未經(jīng)治療的患者將死于結(jié)腸癌。FPC的基因現(xiàn)定位于5q21.

  2.Ⅰ型神經(jīng)纖維瘤Ⅰ型神經(jīng)纖維瘤(neurofibromatosis,NF1)患者沿軀干的外周神經(jīng)有多發(fā)的神經(jīng)纖維瘤,皮膚上則可見多個(gè)淺棕色的“牛奶咖啡斑”,腋窩有廣泛的斑,在少數(shù)患者腫瘤還有惡變傾向,F(xiàn)知與NF1發(fā)生密切有關(guān)的是一個(gè)腫瘤抑制基因,稱為NF1基因,它定位于17q11.2,并已分離克隆。

  此外,基底細(xì)胞痣綜合征(basal cell nevus syndrome)、惡性黑素瘤(malignant melanoma)等屬于遺傳性腫瘤。

  還有一些腫瘤既有遺傳的,也有散發(fā)的。前者臨床上按常染色體顯性方式遺傳,屬遺傳型,常為雙側(cè)性或多發(fā)性,發(fā)病早于散發(fā)型病例。這些腫瘤大多來源于神經(jīng)或胚胎組織,雖然比較罕見,但在腫瘤病因研究中具有重要意義,故擇要介紹如下。

  1.視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma),為眼球視網(wǎng)膜的惡性腫瘤,多見于幼兒,大部分患者(70%)2歲前就診,發(fā)病率為1:15000-28000。腫瘤的惡性程度很高,可隨血循環(huán)轉(zhuǎn)移,也能直接侵入顱內(nèi)(圖9-2)。

  視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤可分為遺傳型和散發(fā)型。大約40%的病例屬遺傳型,即由于父母患病或攜帶有突變基因,或父母的生殖細(xì)胞發(fā)生突變,在患兒出生時(shí)全身細(xì)胞已有一次視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因(Rb1)的突變。另約60%則是患者本人Rb1基因兩次體細(xì)胞突變的結(jié)果,屬非遺傳型。遺傳型患者常為雙側(cè)或多發(fā)腫瘤,平均發(fā)病年齡也較散發(fā)型者為早(15個(gè)月:30個(gè)月)。雙側(cè)性患者中還有少數(shù)患者可見一條13號染色體異常,主要是其長臂1區(qū)4帶的缺失。13號長臂的這一區(qū)帶正是視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因所在之處。

圖9-2 雙側(cè)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤右眼已萎縮

  2.神經(jīng)母細(xì)胞瘤 神經(jīng)母細(xì)胞瘤(neuroblastoma)也是一種常見于兒童的惡性胚胎瘤,起源于神經(jīng)嵴,活嬰中的發(fā)病率為1:10000。神經(jīng)母細(xì)胞瘤為常染色體顯性遺傳性腫瘤。有的神經(jīng)母細(xì)胞瘤還合并有來源于神經(jīng)嵴的其他腫瘤,如多發(fā)性神經(jīng)纖維瘤、節(jié)神經(jīng)瘤、嗜鉻細(xì)胞瘤等。

  3.Wilms瘤 Wilms瘤即腎母細(xì)胞瘤(nephr oblastoma),是一種嬰幼兒腎的惡性胚胎性腫瘤,約占全部腎腫瘤6%,活嬰中的發(fā)病率約為1:10000,3/4的腫瘤均在4歲以前發(fā)病。也可分為遺傳型(38%)和非遺傳型(62%),前者雙側(cè)性腫瘤較多,發(fā)病年齡較早,呈常染色體顯性遺傳,有明顯的家族聚集現(xiàn)象;颊呖砂橛袩o虹膜癥、半側(cè)肥大、假兩性畸形以及智力低下等。

  一些易患Wilms瘤的無虹膜癥患者有11號染色體短臂1區(qū)(11p13)缺失,而在Wilms瘤細(xì)胞中也曾發(fā)現(xiàn)11p13的缺失。現(xiàn)在認(rèn)為11p13和11p15上有2個(gè)與腫瘤有關(guān)的基因,它們的異常都可能與Wilms瘤的發(fā)生有關(guān)。

  四、染色體不穩(wěn)定綜合征

  有一些隱性遺傳病患者除易患腫瘤外,同時(shí)還有全身染色體容易斷裂或?qū)ψ贤饩特別敏感的特點(diǎn),這表明腫瘤與染色體不穩(wěn)定之間有某種聯(lián)系,這一類疾病稱為染色體不穩(wěn)定綜合征,現(xiàn)擇要介紹幾種。

  1.Fanconi貧血 Fanconi貧血(Fanconi’s anemia)是一種兒童期的骨髓疾病,表現(xiàn)為全血細(xì)胞減少,故又稱為先天性血細(xì)胞減少癥(congential pancytopenia)。患者有貧血、易疲乏、易出血和感染等癥狀,并常伴有先天畸形,尤其是大拇指或橈骨發(fā)育不良(或缺如),以及皮膚色素沉著等。患者的染色體自發(fā)斷裂率明顯增高,單體斷裂、裂隙等染色單體畸變很多,雙著絲粒體、斷片、核內(nèi)復(fù)制也很常見(圖9-3)。約10%患者轉(zhuǎn)變?yōu)榘籽。ㄖ饕橇涡?,且死于白血病者比正常人群高約20倍。

  2.Bloom綜合征 Bloom綜合征(Bloom’s syndrome)多見于東歐猶太人的后裔;颊呱聿陌。瑢θ展饷舾,故面部常有微血管擴(kuò)張性紅斑;颊咄庵苎囵B(yǎng)細(xì)胞有各種類型的染色體畸變和單體畸變,包括許多對稱的四射體,姐妹染色單體交換率也比正常人高10倍。本病患者易患腫瘤或白血病。

圖9-3 Fanconi貧血的異常染色體a示單位斷裂;b示非同源染色體斷裂后交換

  3.毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào) 毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)(ataxia telangiectasia,AT)為一種多見于兒童期的染色體隱性遺傳病。1歲左右即可發(fā)病,表現(xiàn)為小腦性共濟(jì)失調(diào);6歲后眼和面、頸部出現(xiàn)瘤樣小血管擴(kuò)張。由于常有免疫缺陷,患者常死于感染性疾病。AT患者也有較多的染色體斷裂。染色體畸變是非隨機(jī)的,但常見有14/14易位或其它涉及14號染色體的改變。此外,B、D及G組的染色體重排也比較常見;颊叩募(xì)胞對X線也特別敏感,其DNA修復(fù)能力明顯下降。AT患者易患各種腫瘤,在45歲之前其患腫瘤的人數(shù)比正常人群增加3倍,主要是淋巴細(xì)胞白血病、淋巴瘤、網(wǎng)織細(xì)胞肉瘤等。人群中大約有1%AT的雜合子,他們占45歲以前死于腫瘤患者的5%。

  4.著色性干皮病 著色性干皮。▁eroderma pigmentosum)患者皮膚對紫外線特別敏感,易出現(xiàn)多個(gè)的皮疹和色素沉著(圖9-4)。患者染色體自發(fā)斷裂率雖然沒有增高。但在紫外線照射后明顯上升,細(xì)胞也很容易死亡,存活下來的細(xì)胞由于DNA修復(fù)酶的缺陷而不能正常修復(fù),常導(dǎo)致血管瘤基底細(xì)胞癌等腫瘤發(fā)生。

圖9-4 著色性干皮病患者

  五、腫瘤的遺傳易感性

  以上列舉的許多事實(shí)都說明腫瘤發(fā)病中遺傳因素的存在,因此腫瘤可以認(rèn)為是基因染色體異常引起的疾病,其中一些遺傳性腫瘤按照經(jīng)典的孟德爾方式傳遞,但在更多情況下遺傳的只是腫瘤的易感性,即易感基因,在個(gè)體易感染狀態(tài)下如再發(fā)生體細(xì)胞突變,突變細(xì)胞就容易轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。

  個(gè)體的腫瘤遺傳易感性是由特定的基因-染色體組合決定的。雖然對這些“易感基因(predisposing genes)”及其如何發(fā)揮作用了解得還不很清楚,但有一些事例表明它們可能通過生化的、免疫的和細(xì)胞分裂的機(jī)制促進(jìn)腫瘤發(fā)生。

  1.酶活性異常酶活性的改變可以影響致癌化合物在體內(nèi)的代謝和滅活,例如芳烴羥化酶(arylhydrocarbon hydroxylase,AHH)它能在體內(nèi)活化許多致癌的多環(huán)芳烴,包括從吸煙獲得的各種芳烴,從而促進(jìn)癌的發(fā)生。這種酶的可誘導(dǎo)性在人群中呈多態(tài)性,并按常染色體顯性遺傳(參閱第八章);另一方面酶的缺乏也可以導(dǎo)致對腫瘤的易感狀態(tài),例如著色性干皮病患者易患皮膚癌,這是由于DNA修復(fù)酶的缺陷導(dǎo)致細(xì)胞惡性變。

  2.遺傳性免疫缺陷 機(jī)休正常的免疫監(jiān)視(immuune surveillance)系統(tǒng)不僅能抵御外來抗原的侵入,同時(shí)也能識別成為“異已”的突變細(xì)胞并加以排斥,免疫缺陷能使突變細(xì)胞得以逃脫這種監(jiān)視而發(fā)展成為腫瘤。許多免疫缺陷患者都有易患腫瘤的傾向,例如無丙球蛋白血癥(Bruton型)患者易患白血病和淋巴系統(tǒng)腫瘤等。

  3.染色體病 先天愚型患者急性白血病的發(fā)病率比正常人群高15-18倍。這兩種疾病可能有共同的發(fā)病機(jī)制,即細(xì)胞分裂機(jī)制的紊亂。此外,Klinefelter綜合征患者易患男性乳腺癌;一些兩性畸形患者中(主要是表型女性而有XY核型者),由發(fā)育不全的性腺(睪丸的殘留組織)也易發(fā)生精原細(xì)胞瘤和性母細(xì)胞瘤。

  現(xiàn)今已知至少有200余種單基因決定的性狀或疾病具有不同程度的易患腫瘤的傾向,這類疾病可稱為遺傳性癌前疾病。

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