干细胞分化异常是肿瘤细胞形成的细胞水平机制的解释，分子水平的癌变机制是基因突变学说。多阶段、多基因的改变引起细胞的凋亡机制异常和破坏，使细胞获得不死性或永生性，基因的突变导致整个细胞内的各种蛋白质代谢异常，表现出细胞的形态学改变和各种细胞生物学特征的改变。从细胞水平上讲，具有不死性、细胞结构与功能异常改变的细胞就是分化异常的癌细胞，癌细胞的不断分裂增殖，形成临床上的肿瘤。

    一、凋亡概念

    1951年，Glucksman提出了程序化细胞死亡（programmed cell death）的概念，1972年，Kerr、Wyllie和Currie等正式以细胞凋亡（apotosis，源于希腊文，意指树叶或花瓣的凋谢）命名这种特殊的细胞死亡形式。是指细胞到达自然寿命时（比如，红细胞约120天左右），或者内环境变化时，细胞启动自身编码的死亡程序，通过一系列良性的变化，细胞逐渐死亡、崩解。

        二、凋亡的细胞形态改变

       从形态学上看，典型的凋亡细胞往往以胞浆空泡开始，空泡与细胞膜融合，导致膜发泡（blebbing），随后空泡自细胞内排出，引起水分丧失、细胞容积减少、细胞密度增加和细胞固缩。与此同时，细胞膜和核膜保持完整，线粒体发生超浓缩和染色质进行性固缩，并向核周“崩解” ,形成一个或多个块状结构, “致密球体”或向外“发芽”形成葡萄串样小球体。有时，染色质也向一侧固缩呈半月形。在细胞凋亡末期，碎裂的核片段由一薄层胞浆包被，形成所谓的凋亡小体（apoptotic body）。后者被邻近组织细胞，主要是巨噬细胞清除。因此，细胞凋亡不会导致周围组织损伤和炎症反应，这对于组织自稳态的维持是十分重要的。

        三、凋亡相关基因

       目前已研究和发现了许多凋亡相关基因，如p53、bcl-2家族、easpases和C-myc，限于各种条件，人类对它们的研究多数集中于其突变、缺失、转录、翻译、表达水平等与肿瘤发生、发展和预后的关系，因而对于这些基因对凋亡的促进或抑制的机制尚缺乏足够的了解。caspase代表着一个家族: caspase即半胱氨酸-天冬氨酸特异性的蛋白酶(cystemyl aspartate-specific proteinase)，它的发现来源于对线虫(C．elegans)的研究。通过对线虫细胞死亡的研究，分离出多种与细胞凋亡有关的基因(ced基因)。其中，ced-3和ced-4是促凋亡的，而ced-9是凋亡抑制基因。因此,现在的观点认为caspases成员是凋亡过程的中心环节之一，是凋亡信号传递途径的共同的通路，但对其作用机制仍不清楚。近2年来，当对FasL-Fas途径细胞凋亡机制的了解有所突破时，新的TNF家族凋亡配体TRAIL、LIGHT和THANK相继被发现，其受体(多为TNF受体超家族成员)性质亦逐渐被揭示。

       C-myc原本是一种癌基因，近来发现C-myc过表达也可诱导某些细胞凋亡，抑制其增殖，它可出现于细胞周期的各个时相。C-myc的促增殖与诱导凋亡的功能区域是相同的。其表达增强时，具体作用取决于所接受的外来信号。有研究表明，在一些促生长类生长因子存在时，C-myc的高表达促使细胞增殖;而缺乏促生长类生长因子时，C-myc高表达促使细胞进入凋亡。C-myc和bcl-2协同作用可封闭p53蛋白进入核中，从而阻断p53诱导的凋亡和生长停止。

        四、肿瘤相关的调亡基因

        近年来，很多研究资料显示与细胞恶性增殖和分化受阻一样，细胞凋亡异常在大多数恶性肿瘤的发病学上占有重要地位。在恶性肿瘤的发病过程中，细胞凋亡异常的发生机制几乎涉及细胞凋亡信号途径的所有方面，凋亡调控机制失常对于癌细胞转移也是十分重要的。其中研究最深入、广泛的是凋亡抑制基因和凋亡活化基因的异常。比如在弥漫性B细胞淋巴瘤中，由于染色体的易位，凋亡抑制Bcl-2基因调控机制紊乱，受累的Bcl-2基因出现高表达；急性髓细胞性白细胞（AML）也有Bcl-2高表达。另一方面，Bcl-2的高表达明显增加肿瘤细胞对化疗药物如氮芥、VP-16、卡铂、氨甲蝶呤、阿糖胞苷、阿霉素和环磷酰胺等的耐受性。因此，它可能和肿瘤病人的预后密切相关。

       凋亡活化基因p53和恶性肿瘤有关，p53活化能够诱导多种细胞学反应，如细胞分化、衰老、DNA修复和血管生成的抑制等，其中了解最清楚的是阻遏细胞生长和诱导细胞凋亡。Yonish-Rouach等首先报告外源性野生性p53的表达能诱导存在突变型p53的肿瘤细胞凋亡。P53能通过与存在于Bcl-2基因结合，抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达；第二，p53蛋白诱导产生ROS的线粒体酶的表达；第三，p53诱导p53AIP1的表达，甚至死亡受体Fas和PIDD和胞质蛋白Apaf-1的表达。其中，p53AIP1为线粒体基质蛋白，它的表达触发线粒体膜电位改变和凋亡。但是，并不是所有的细胞凋亡过程都要求p53的参与，根据p53在细胞凋亡中的作用，细胞凋亡信号途径可分为p53依赖和p53非依赖两种。P53依赖的凋亡信号途径主要参与DNA损伤诱导的细胞凋亡。