肿瘤与遗传
人类的视网膜母细胞瘤、多发性结肠息肉症、神经纤维瘤病和着色性干皮病时的皮肤癌等均有明显的遗传倾向。用基因型相同的近交系动物实验,Snell小鼠易患自发性肺腺瘤,C57小鼠易患心血管病,给这两种小鼠长期吸入纸烟烟雾,结果Snell小鼠比C57小鼠发生肺腺瘤多而早,而C57小鼠则发生心血管病比Snell小鼠多。这些实例都说明,遗传因素对某些肿瘤的发生有重要意义。但从上一代遗传下来的并非肿瘤本身,而是患肿瘤的易感性,尚需一定的外界因素作用才发展成肿瘤。
作为肿瘤遗传易感性的基础可能涉及以下三方面:
(1) 酶活性的变化: 着色性干皮病病人易患皮肤癌,是因为修复DNA所需的酶系缺乏或活性过低,因此对紫外线造成的DNA损伤,不能及时修复以致发癌。同某些化学致癌物活化有关的芳香烃羟化酶(AHH)可经诱导而增强活性,但其诱导活性的高低由遗传决定。曾经发现肺癌病人96%为AHH诱导活性高水平和中等水平,而正常人群只55%; 反之肺癌属AHH诱导活性低水平的仅4%,而正常人群达45%。
(2) 染色体畸变: 如先天愚型患者21号染色体为三体性,易发生白血病; Fanconi贫血、Bloom综合征、共济失调毛细血管扩张症均有染色体断裂,易患白血病或淋巴网状系统的恶性肿瘤。
(3) 免疫遗传学特点: 人类白细胞抗原(HLA)与某些恶性肿瘤的遗传易感性可能有关。HLA抗原受第六对染色体短臂上的HLA位点所控制,后者至少由A、B、C、D四个位点组成。在鼻咽癌病人HLA-A2和Sin-2(现名HLA-Bw46)的频率高。除鼻咽癌外,HLA系统也可能与何杰金病的遗传易感性有关。
肿瘤与遗传
一般认为,人体内80%以上的恶性肿瘤是由各种环境致癌因素引起的,只有一些比较罕见的肿瘤是先天性或遗传性的。但是,常见恶性肿瘤中也往往有一部分具有明显的遗传性,即使是显然由环境因素引起的恶性肿瘤,如肺癌、消化道肿瘤等也不能不认真考虑遗传因素在其发生中的作用。
单基因病与肿瘤 明确地按单基因遗传规律传递的肿瘤大部分是罕见的,在全部人类肿瘤中所占比重不大,种类却并不少。Mckusick (1975)共列入1142种已肯定的和1194种尚未定论的单基因决定的性状(包括综合征)。Mulvihill从其中及有关文献中找出大约240种综合征,皆有程度不同的患肿瘤倾向,其中有的主要表现为恶性肿瘤,如肾胚胎瘤(Wilm’s tumor)、化学感受器瘤、成视网膜细胞瘤、von Recklinghausen神经纤维瘤病等;有的性状经常伴发恶性肿瘤,如着色性干皮症伴发皮肤癌,毛细血管扩张性共济失调伴发淋巴网状系统肿瘤、白血病等,Wiskott-Aldrich综合征伴发淋巴网状系统肿瘤等。这类性状约有半数属常染色体显性遗传,三分之一为常染色体隐性遗传,六分之一左右为X链锁(见附表)。这些肿瘤的组织学类型和好发部位几乎包括了所有的组织和器官。它们同非遗传性的同类肿瘤在形态上往往不能区别,如常染色体显性遗传的家族性结肠息肉症和Gardner综合征中发生的结肠癌在形态上同非遗传性的结肠癌并无差别。但前二者为家族性,发病一般较早,常属多发性,而且具有综合征的其他特征。作为临床医生,在这类病人身上只看到肿瘤而没有诊断出综合征,则即使切除了肿瘤,也只能算是做到了应做的一半,甚至是失职。因为病人本身甚至其亲属可能因此丧失了预防和早期发现的机会。比如,家族性结肠息肉症、Gardner综合征、Peutz-Jeghers综合征等都属常染色体显性遗传,都有结肠的多发性息肉病,而且变为腺癌的年龄较早。如果能在发生癌变之前即能确诊,则不但患者可以得到预防性治疗(切除息肉),或早期诊断和治疗,而且可以通过这一先证者而对他的整个家族进行普查,给检出者遗传咨询、定期作预防性体检或早期治疗。 1963年一名性腺胚胎癌女患者去日坛医院治疗,发现患者无第二性征,染色体检查核型为46,XY。后发现其姊第二性征亦不明显,经染色体检查,核型也是46,XY,经过诊查,及时切除了处于早期阶段的性腺母细胞瘤,至今健在(已15年);而其妹因就医太晚,无法根治而早已死亡(1964年1月)。这是由于考虑到46,XY性腺发育不全易伴发性腺生殖细胞瘤而挽救了患者亲属的例子。1979年美国报道一个有遗传性肾细胞癌的家族,连续三代中有10人患癌,发病年龄较一般的肾癌为早,且大多为双侧多发灶。通过对22人的染色体分析,发现10例(5男、5女)癌患者均有一平衡的相互易位染色体t(3; 8) (p21;q24)。其余12名具有正常核型者均未患癌。癌患者中有3名无症状,是先查出染色体畸变,再进行肾脏检查而确诊的,因而得到了早期治疗。这一家族证明染色体重组(不能排除小的缺失)可以造成对某种肿瘤的遗传易感性。
不少孟德尔式综合征易于伴发肿瘤的事实说明,在这种肿瘤发生中可能除有害基因外尚有某种环境因子的参与。如常染色体隐性遗传的着色性干皮症患者,常在皮肤裸露部分长出多个皮肤癌。根据对病人的遗传学和细胞生物学研究,证明其原始缺陷是一种与DNA修复密切有关的核酸内切酶,由于这种缺陷,皮肤基底细胞核内DNA受日光中紫外线损伤而形成的胸腺嘧啶二聚体不能及时被切除和修复,于是在DNA复制过程中便引起遗传密码的差错而导致细胞恶化。因此,对于这样的患者如在发生恶化之前(儿童)即设法使之避免一切紫外线照射,并及时警惕癌变,则患者将得益不浅。对这类病人及其亲属 (如父母均为杂合体) 进行的细胞生物学研究,对阐明癌变原理、DNA的损伤和修复等重大基本理论问题有一定的意义。此外,还启发性地提供了遗传(酶缺陷)和环境(紫外线)在一种肿瘤(皮肤癌)发生中的相互关系。
染色体畸变与肿瘤 自上世纪末以来,就有许多人对研究人体肿瘤的染色体感兴趣。其原因不外乎:
❶肿瘤细胞的染色体往往不正常;
❷先天的或后天的 (即诱发的)染色体异常往往伴随发生恶性肿瘤,例如迄今检查过的人体恶性肿瘤细胞几乎都有程度不同的染色体异常,21三体型综合征儿童患白血病的机率为正常儿童的15~30倍。13号染色体长臂的一小段缺失(13q21)常与成视网膜细胞瘤共存,22号染色体长臂的易位成为慢性粒细胞白血病细胞的特征性改变,当其发生临床恶变之前,几乎总能在白血病细胞中发现具有更多染色体异常的新克隆。脑膜瘤细胞常丢失一个22号染色体,非洲儿童的Burkitt淋巴瘤及不含EB病毒的淋巴瘤细胞14号染色体长臂端部常多出一小段8号染色体。最引人注意的是所谓染色体不稳定综合征,亦有称之为染色体脆性综合征或染色体断裂综合征。七十年代以前,人们列出了Bloom综合征、毛细血管扩张性共济失调和Fanconi贫血三种,它们都是常染色体隐性遗传病,这些综合征各具独特的症状,其共同点则是体细胞染色体的自发或诱发畸变率高于正常,以及易于发生某些恶性肿瘤。七十年代以来又陆续报道了几种常染色体显性遗传的综合征,也具有染色体不稳定或易患肿瘤的倾向。列表如下:
染色体不稳定综合征和易患肿瘤
病 名 | 遗传方式 | 易患肿瘤 |
Bloom综合征 | AR | 急性白血病、胃肠癌、舌癌 等 |
毛细血管扩张性共 济失调 | AR | 急慢性白血病、淋巴瘤、卵 巢癌、胃癌、脑瘤 |
Fanconi贫血 | AR | 白血病 |
着色性干皮症 | AR | 皮肤癌、黑色素瘤、急性白 血病,舌癌 |
Mibelli汗孔角化 症 | AD | 皮肤癌 |
痣样基底细胞癌综 合征 | AD | 基底细胞癌、脑瘤、卵巢癌 |
色素失调症 | XD或AD或 胞质遗传(男 性为致死) | 急性白血病,嗜铬细胞瘤 |
上述疾病大部分尚未得到深入研究,有待于积累更多的临床观察资料和实验室研究。
免疫因子和肿瘤易感性 先天性免疫缺陷的儿童罹患肿瘤的机率比普通儿童的要高出千到万倍,肿瘤类型主要为淋巴网状系统,与普通儿童群体中的肿瘤分布大不相同。这说明机体免疫功能的缺陷与肿瘤发生之间存在着某种重要的联系。但由于大多数致癌物(包括病毒)同时也是免疫抑制物,故不易将其致癌效应和免疫抑制效应区别开来,两者在癌变过程中的相互关系也比较难以分析。
免疫遗传学特征和肿瘤易感性。小鼠第17号染色体上H-2区位点上的等位基因同小鼠白血病和其他肿瘤 (如Bittner病毒引起的乳腺癌)的易感性间存在着非常密切的关系。人类第6号染色体上也存在着类似的区段,决定人体白细胞表面抗原,称为HLA区。目前已区分出有A,B,C,D,DR五个位点,其上的等位基因似与人类对某些肿瘤的易感性有关,如已有人在新加坡华侨鼻咽癌流行病调查中,发现鼻咽癌的易感性同HLA系统的某个等位基因或单倍型有关。近年来的注意力逐渐集中于D位点上等位基因与肿瘤易感性的关系。
微粒体酶与肿瘤易感性 环境中的各种化学致癌物是诱发人体恶性肿瘤的主要致病因子,但大部分致癌物本身并无直接的致癌作用,只是在进入体内在胞质内微粒体酶作用下的代谢过程中,才产生某些可与核酸或蛋白质起作用的最终致癌物。这一过程称为致癌物的活化,是化学致癌物引起癌变的重要环节。微粒体酶由于测定的方法不一,又称为细胞色素P-450,单加氧酶,混合功能氧化酶和芳香烃类羟化酶(AHH)。这一酶系的活性是可诱导的,在小鼠中已证明诱导活性的高低由一对等位基因所决定,且与小鼠的肿瘤易感性有关。前几年有人检查了长期大量吸咽的肺癌患者、非肺癌的恶性肿瘤患者以及正常人群中AHH活性高低的分布情况,发现肺癌患者中属AHH活性高及中等者大大多于正常人群,而其他与吸烟无关的恶性肿瘤患者中AHH活性高、中、低三者的频率则与正常对照无异。这似乎证明AHH活性高者由于将烟中的芳香烃致癌物活化为最终致癌物的能力强,故对肺癌易感。这一结果虽然后来未能被重复出来,说明致癌物活化和肿瘤之间的关系并不像看上去那样简单,就只与致癌物活化有关;但并未能否定由遗传决定的酶系统的诱导活性可能决定个体的肿瘤易感性的设想。总之,从不同角度,用各种方法检出肿瘤易感人群仍具有十分重要的理论和实际意义。是目前肿瘤研究的活跃领域之一。
二次突变假说 Knudson于七十年代初提出了二次突变假说或“二次打击”假说,用来解释肿瘤发生中遗传因素的作用方式。这一假说的前提是,一个肿瘤是由一个恶性细胞增殖而成(即一个克隆),而一个正常细胞须经两次突变(或两次打击)才能变为癌细胞。如第一次突变发生于一个配子中,则该突变将存在于由它形成的个体的每一个体细胞或生殖细胞中,因此会遗传给后代(家族性)。如第一次突变发生于某个体细胞中,则该突变只能存在于该细胞及其克隆中,不会遗传给后代,也就不会表现出家族性患癌倾向。第二次突变一般发生于体细胞中。由于在前者的情况下,第一次突变已存在于所有的体细胞,任何细胞只须再加一个第二次突变即可变为肿瘤细胞,故这类肿瘤患者的平均发病年龄通常比非家族性患者小,而且易呈多发性。后者为非家族性(即散发性),一般发病较晚,大多为单发性,因为这类患者须在同一细胞内在一生中连续发生两次罕见的突变事件,才会发生肿瘤。这个假说最初用来解释成视网膜细胞瘤、肾胚胎细胞瘤等儿童肿瘤,得到了比较满意的结果,预期值和观察值比较吻合。后来推而广之,亦用于说明若干常见或罕见的成人肿瘤。根据近年来的研究,发现某些常见成人肿瘤往往亦可细分为家族性(即遗传性)和非家族性 (散发性)两类。前者可认为第一次突变发生于生殖细胞,故常为家族性,发病较早,且有多发倾向;散发性者可认为两次突变皆发生于一个体细胞,故无家族性,不影响后代,发病较晚,且多属单发性。如家族性基底细胞癌的确诊年龄平均15岁,而通常的非家族性基底细胞癌的平均发病年龄为50岁。甲状腺髓样癌通常发病年龄为45~50岁,但家族性Sipple综合征 (甲状腺髓样癌合并多发嗜铬细胞癌)则见于30岁左右。日坛医院曾见两姊妹均于20岁或20岁前发生甲状腺髓样癌。家族性结肠息肉症患者发展为结肠腺癌的时间在40岁左右,亦比散发的结肠腺癌发病为早。乳腺癌患者亦可细分为两类:一类患者发生于绝经之前,往往为双侧性,她们的血缘亲属患同一肿瘤的机会比普通人群大9倍。如患者发病于绝经之后,而且是单侧的,那么它的血缘亲属患乳腺癌的机率就同常人无异。这一假说也较好地说明为什么家族性肿瘤疾患传下去的并不是肿瘤本身,而是一种肿瘤的易感性。在此遗传的基础上尚须经过某种内外因素的进一步作用 (第二次突变或第二次打击)方能形成肿瘤。当然,这一假说只应看作是实际情况的一种近似。肿瘤发生的真实过程,以及遗传和环境因子在其中所起的具体作用可能要复杂得多。
附表肿 瘤 的 遗 传
病 名 | 遗传方式 | 伴 发 肿 瘤 |
斑痣性错构瘤病: | | |
von Recklinghausen神经纤维瘤病 | AD* | 纤维肉瘤、神经瘤、神经鞘瘤、脑膜瘤、息肉、眼神经胶 质瘤、嗜铬细胞瘤 |
结节性脑硬化 | AD* | 皮脂腺腺瘤、甲周纤维瘤、神经胶质瘤、心脏横纹肌瘤、 肾瘸、肺囊肿 |
von Hippel-Lindau综合征 | AD*AR | 视网膜血管瘤、小脑的成血管细胞瘤,其他血管瘤、嗜 铬细胞瘤、肾上腺样瘤、囊肿 |
Sturge-Weber综台征 | AD | 多器官血管瘤 |
神经系统: | | |
成视网脱细胞瘤(双侧) 听神经瘤(双侧) 成神经细胞瘤 | AD* AD* AR AD | 肉瘤 |
巨脑 | AD* | 成神经节细胞瘤 |
内分泌系统: | | |
多发性内分泌系肿瘤(Werner综合征MENI) | AD* | 胰岛细胞腺瘤,甲状旁腺、垂体和肾上腺瘤,恶性神经 鞘瘤 |
多发性内分泌系肿瘤(Sipple综合征MENII) 粘膜冲经瘤及内分泌腺上皮增生症(MENIII) | AD* AD* | 甲状腺髓样癌、甲状旁腺腺癌、嗜铬细胞瘤 嗜铬细胞瘤、甲状腺髓样癌、神经纤维瘤舌、唇、眼睑的 粘膜下神经瘤 |
副神经节瘤 嗜铬细胞瘤 | AD* AD* | |
甲状旁腺功能亢进 地塞米松敏感性醛甾酮增多症 甲状腺肿 内分泌功能障碍 Pendred综合征 | AD AD AD AR AR* | 甲状旁腺腺瘤、主细胞增生 多发性肾上腺皮质腺瘤 良性甲状腺肿 |
中胚层(软缎织): | | |
痣样基底细胞癌综合征 | AD* | 基底细胞癌、成神经管细胞瘤、颌骨囊肿、卵巢纤维瘤 和癌 |
多发性错构瘤综台征 | AD* | 唇和口腔乳头瘤病、伴发早期癌的乳腺肥大及乳腺囊 肿、甲状腺瘤和癌、骨及肝囊肿、脂肪瘤、息肉、脑膜瘤 |
Leopard综合征 龈纤维瘤±多毛症或其他异常 | AD* AD* | 多发性着色斑 |
幼年纤维瘤病 家族性皮肤胶原瘤 多发性平滑肌瘤 多发性脂肪瘸,有时为部位特异,颈或结膜 Goldenhar综合征 先天巨型肥胖 多发性粟粒疹 | AR* AR AD*AR AD*AD AR AR AD* | 多发性皮下肿瘤 多发性皮结节 皮肤子宫和/或食管的平滑肌瘤 皮肤癌 眼结膜脂肪皮样囊肿、血管瘤 出生后很快肥胖、嗜酸细胞增多、肾上腺皮质腺瘤 结肠癌 |
消化系统: | | |
家族性结肠息肉病 Gardner综合征 | AD* AD* | 肠息肉、结肠癌 肠息肉、骨瘤、纤维瘤、皮脂囊肿结肠癌,Vater壶腹 癌、胰腺癌、甲状腺和肾上腺癌 |
Peutz-Jeghers综合征 直结肠癌 | AD* AD* | 肠息肉、卵巢粒层细胞肿瘤 |
遗传性胰腺炎 伴发食管癌的胼胝病 肝细胞癌 | AD* AD* AD AR | 胰腺癌 食管癌 |
(续表)
病 名 | 遗传方式 | 伴 发 肿 瘤 |
家族性幼年及新生儿期肝硬化 血色素沉着症 | AD AR*AR* AD* AR | 肝细胞癌 肝细胞癌 |
泌尿系统: | | |
性腺发育不全两性畸形 Reifenstein综合征 睾丸女性化 卵巢肿瘤 Wilm瘤 | AR* AR XR* XR AD* AR | 性腺胚细胞瘤,无性细胞瘤 |
肾盂积水(家族性) | AD | 先天性肾肉瘤 |
肺: | | |
纤维囊性肺异常 芳基烃羟化酶诱导性 | AD* AD* | 支气管腺癌 支气管癌 |
血管: | | |
多发性血管球瘤 | AD* | |
遗传性出血性毛细血管扩张 伴有双足的淋巴水肿 | AD* AD* | 血管瘤 水肿肢的淋巴管肉瘤 |
骨胳: | | |
多发性外生骨疣 颌骨增大症 骨的Paget病 纤维-骨异常 | AD* AD AD* AD AD | 骨肉瘤、软骨肉瘤 颌纤维性变、巨细胞瘤 骨肉瘤 骨肉瘤、髓样纤维肉瘤 |
皮肤及其附器: | | |
乳癌 肥大细胞增生症 恶性黑色素瘤 | AR AD AD AD | |
皮神经黑色素沉着症 全身性黑色素沉着症 | AR AD* | 皮肤和脑膜恶性黑色素瘤 |
痣(色素及晕) 白化病 着色性干皮症 类着色性干皮症(包括DeSanctis-Cacchi- one综合征) | AD* AR AR* AR* AD | 恶性黑色素瘸 皮肤癌 皮肤癌 |
营养障碍性大疱性表皮松解 日光性表浅播散性汗孔角化症 Torre综合征 疣状肢端角化症 van den Bosch综合征 | AD*AR* AR* AR AD* XR* | 皮肤癌(出现于瘢痕) 皮肤癌 各种胃肠道和泌尿生殖道癌 疣状角化过度 |
Darier-White病 肢体硬化萎缩及角化症 先天性指(趾)甲肥厚 多发性毛发上皮瘤 (Spiegler-Brooke瘤, 圆柱瘤病) 自愈性鳞状上皮瘤 | AD* AD* AD* AD* XD AD AD* | 角化丘疹 皮肤和大肠癌 角化过度、皮肤、粘膜白斑病 |
持久性豆状核角化过度 多发性皮脂囊肿±先天性指(趾)甲肥厚 | AD AD* | 皮肤癌 |
淋巴及造血系统: | | |
组织网状细胞增多 全身性和仅神经系(Letterers-Siwe病) | AR* AR | |
(续表)
病 名 | 遗传方式 | 伴 发 肿 瘤 |
家族性脂色素组织细胞增多病 | AR* | |
Kostmann婴儿遗传性粒细胞缺乏 真性红细胞增多症 谷胱甘肽还原酶缺陷 | AR* AR AR* | 急性单核细胞性白血病(染色体断裂) 急性粒细胞性白血病(可有Ph′染色体) 白血病(染色体断裂) |
免疫缺陷: | | |
Bruton两种球蛋白缺乏 Wiskott-Aldrich综合征 毛细血管扩张性共济失调 Chediak-Higashi综合征 | XR* XR* AR* AR* | 淋巴网状细胞肿瘤、白血病 淋巴网状细胞肿瘤、白血病 淋巴网状细胞肿瘤、白血病、胃癌、脑瘤(染色体断裂) 假性淋巴瘤 |
多系统: | | |
Bloom综合征 Fanconi贫血 | AR* AR* | 白血病、肠癌(染色体断裂) 急性单核细胞性白血病、皮肤粘膜交界处的鳞状细胞 癌、肝癌和腺瘤(染色体断裂) |
先天性毛囊角化不全 Beckwith-Wiedemann综合征 | XR*AD AR* | 伴发鳞状细胞癌的粘膜白斑(包括宫颈) 巨内脏症、巨红细胞症、巨舌、肾上腺皮质瘤、Wilm 瘤、肝细胞瘤 |
Rothmund-Thomson综合征 Werner综合征 脆弱性骨硬化 Noonan综合征 灶性皮肤发育不全(Goltz综合征) | AR* AR* AD* AD* XD* | 鳞状细胞癌 肉瘤 痣 神经鞘瘤 粘膜皮肤乳头瘤 |
先天性代谢紊乱: | | |
弥散性血管角质瘤(Fabry综合征) | XR* | |
酪氨酸血症 甲硫氨酸血症、半乳糖血症、Wilson病、 糖原贮积病 | AR* AR | 硬化型肝细胞瘤 |
α-抗胰蛋白酶缺陷 抗维生素D性佝偻病 | 共显性 XD* | 肝细胞瘤 甲状旁腺腺瘤 |
注: AD:常染色体显性遗传,AR:常染色体隐性遗传,XD:X连锁显性遗传,XR:X连锁隐性遗传,*: 认为遗传方式巳被证实。有的综合征可表现几种不同的遗传方式。