癌瘤,一类以细胞生长失控为特征的疾病。
典型状况
在环境因子影响下,控制细胞生长的基因发生突变,使静止的或正在有序生长的正常细胞转化为无序生长的癌细胞;癌细胞大量繁殖,形成包块,不断膨胀,挤压和侵袭周围组织,并有部分癌细胞脱落,被淋巴或血液携带至体内其他部位,着床、生长、形成次生包块;它们破坏原发和转移部位的正常组织和器官,导致相应的功能障碍并带来疼痛、出血、腔道阻塞和消耗等症状;患者最终因基本生命过程受阻而死亡。癌变过程必然涉及遗传物质,造成基因突变,因此在细胞水平上癌瘤是有遗传性的。但发生在体细胞的癌变并不影响生殖细胞,从而在个体水平上癌瘤并不遗传,因此癌瘤不被视为遗传病。
细胞的生长机制复杂,控制生长的因子众多。因此,癌瘤的发生常需要若干相关基因先后发生突变,故多数癌瘤的好发年龄都要到四五十岁以后。一旦发生,癌瘤的临床表现同发生的部位密切相关,而癌瘤的发展主要决定于细胞本身所属类型。也有的癌瘤发生很早,还有所谓“癌瘤家族”,家族成员早年就易发某几型癌瘤。但这主要是癌瘤易感性遗传的结果。生长于体表的癌瘤很早就引起人们关注,乳腺癌可说是原型,但当时无法区分癌性包块和炎性包块。19世纪继细胞学说和细胞病理学建立之后,人们逐渐认识到,癌瘤同炎症不同,是细胞的恶变。对癌瘤病因的认识,直到20世纪晚期有了突破。感染性疾病多是单个因素,找到了特异性致病微生物一般便找到了病因。但同一致癌物可诱发多种癌瘤,而同一种癌瘤可由多种致癌物诱发。
一方面可通过流行学调查找到远因,即宏观病源;另一方面又可通过实验室研究发现近因,即微观的发病机理。在病源方面,18世纪时就发现伦敦的烟囱清洁工易发阴囊癌,乃怀疑到煤炱可致癌,后经实验病理学证实,并分析出其中的致癌物质。但癌变的分子机理直到20世纪80年代才逐渐得到阐明。
癌瘤发生
20世纪80年代发现,导致癌瘤发生的因果链的最终环节在一切癌瘤都一样,即控制细胞生长的基因发生了突变。
一个细胞由静止到分裂、最后形成两个子代细胞的过程习称细胞周期;在此过程中,遗传物质精确地复制并平均地分配到两个子细胞。此过程可分为四期:第一间歇期(G1);DNA合成期(S);第二间歇期(G2)和有丝分裂期(M)。它受到一系列细胞周期控制因子的精细调控,其中包括促进复制和分裂过程顺序进行的一系列因子,和在各关键点阻断过程进行的抑制因子。大多数正常细胞的细胞周期在24~48小时,值得注意的是,癌瘤细胞的生长虽失控、无序,但临床所见肿瘤的生长却较正常细胞为慢,在72~120小时。现知,影响生长的信号转导因子和细胞周期控制因子都是蛋白质因子,前一个因子同后一因子的特异性结合,引发了后者的构形改变从而激活了后者,又促使后者作用于再下一个因子,这样将信息逐级传递下去。编码这些转导和调控的蛋白质因子的基因如果发生了突变,变成永远处于激活状态的因子,便会促使细胞不断地复制分裂,这些突变的基因便是最先发现的癌基因。相对而言,未发生突发的相应正常基因便被称为原癌基因。随后又发现,如果编码抑制细胞生长因子的基因发生了突变,产生的因子丧失了抑制功能,也有助于癌瘤的生长。此类癌瘤抑制基因又称为抗癌基因。再一个重要的且常发生突变的肿瘤抑制基因是p53(它本身是一个转录因子),它几乎影响了一半的人类肿瘤。不过,肿瘤抑制基因同癌基因不同,它们是隐性基因,必须两个等位基因都因突变丧失了功能,才有助癌瘤的发生。然而,若有一个等位基因在生殖细胞中发生突变从而遗传下来,虽然一时不影响表型,但只要再发生一次体细胞突变就有助促发癌瘤,这是某些癌瘤家族成员早年就易发癌瘤的重要原因。
一般情况下,成人体内大多数细胞都处于静止状态(G0期),它们重新进入细胞周期的潜能因细胞类型而不同。例如神经细胞和骨骼肌细胞处于终末分化状态的G0期,已全然失去复制分裂的能力。而处于G0期的成纤维细胞,当遇到组织创伤时它却可迅速分裂增生、修补创口。
在20世纪70年代就发现的细胞凋亡现象(又称程序性死亡,一种细胞自杀现象),不仅在发育过程中发挥结构重建的功能,还有消灾除害保护整体的作用。当细胞发现自身结构发生不可愈复的损伤,例如染色体DNA受到破坏时,它就会启动“凋亡”机制,由内生的蛋白和核酸分解酶破坏自身结构,将整个细胞分解为若干凋亡小体,最后被邻近细胞或吞噬细胞消灭,从而避免了癌变等危险。放射和化学疗法常常不是直接杀死癌瘤细胞,而是依靠诱发凋亡作用才消灭了癌瘤细胞。增加癌瘤易感性的因素,还有涉及遗传稳定性的种种因子。大部分癌瘤细胞都显示异常增高的突变率即显示遗传不稳定性。
除了极少见的肿瘤易感性(包括肿瘤抑制基因和某些保证遗传稳定性的基因的突变)是遗传的之外,绝大多数癌瘤是环境因子触发体细胞突变的后果。癌瘤的病源和预防 已发现的最大的、也是可以预防的致癌原因是吸烟和不健康的饮食。
吸烟不仅同呼吸道癌瘤有关,同消化道癌瘤也有关,且还同饮酒及环境污染协同作用。不健康的饮食包括过多地摄取饱和脂肪、肉、盐和糖等,缺乏蔬菜、水果,从而减少了纤维、维生素以及其他有助防癌的化学物质的摄入。许多感染同癌瘤有关,特别是病毒感染,如乙型和丙型肝炎病毒同肝癌,人类乳头瘤病毒同宫颈癌,第4型人类疱疹病毒同淋巴瘤。在细菌感染中,幽门螺杆菌同胃癌有关。
同职业有关的致癌物质很多,如石棉、苯、甲醛、农药等,发现较早,研究也较透彻;这在发达国家中已得到一定的控制,但在急速工业化的发展中国家还是重大问题。20世纪50年代出现后被称为“化学预防”的研究,即试图使用一些天然的或合成的化学物质来干预细胞的癌变。研究过的物质大多是蔬菜、水果和谷物中的成分或其衍生物,包括维生素A、C、E等。有的可防止基因受伤害(如维生素E),有的可促进已受伤害的细胞走向凋亡或走向终末分化(维生素A),有的可防止已受伤害的细胞进一步发展为不断增生、具有侵袭力的癌细胞(如非甾体抗炎药)。目前研究较多的是所谓的抗氧化剂。许多致癌因素是通过产生的氧自由基或其他活性氧,破坏了DNA导致癌变,如烟草的烟气、紫外线和离子化辐射、污染空气中的臭氧和氮氧化物都可以产生活性氧。在感染和炎症时,体内也会产生很多活性氧;感染时免疫细胞产生的活性氧本是杀灭病原体的,但过量时也可伤及周围健康组织。
而且它们不仅伤害DNA,还伤害类脂生物膜。人们怀疑活性氧是导致衰老的一个因素,因而它们一直是医学研究的一个重点。根据流行病学观察,食用富含这些抗氧化剂的食物可以减少患癌的风险,实验室研究也证实这一点。不过,采用纯制剂做的大规模人群试验却未得出预想的结果:如对于吸烟的高危人群,往往服β胡萝卜素组的肺癌发病率反而有所增高。有些癌瘤没有什么比较有效的预防方法,例如乳腺癌和前列腺癌。不过,这两种癌现在也在接受化学预防的试验,都是通过影响生殖激素的制剂:前者是用现已用于治疗乳腺癌的三苯氧胺(一种抗雌激素);后者是使用现用于治疗前列腺良性肥大的非那雄胺(一种抗雄激素)。
癌瘤发现
一般地说,癌瘤出现症状以后,根治就比较困难了。早期发现的关键是在还没有出现症状之前定期筛查,特别是在40岁以后。例如训练育龄妇女对自己的乳房经常自检。无论男女只要过40岁,即或毫无自觉不适,也要做年度的详细体检,包括常规化验和拍胸片。对妇女,要重视乳腺和盆腔的检查,有条件时要做乳腺X射线照相和宫颈细胞巴氏染色。一般地说,胃肠道癌瘤较不易早期确诊,更要保持高度警惕。
肛门指检有助发现直肠病变,男性还可检查前列腺。化验中,大便潜血最有启发性。必要时要考虑内窥镜检查。此外,近年来前列腺特异性抗原(PSA)检查查出不少前列腺癌患者。筛查可以发现不少问题,通过视诊、触诊,以及化验和特殊检查,可发现的癌瘤,这包括乳腺、宫颈、结肠、前列腺、口腔和皮肤等处的癌瘤。在临床上使用肿瘤标记来探察肿瘤已有多年,所谓肿瘤标记是在血或排出物中可查出的、反映体内存在肿瘤的物质。
这包括癌变细胞的特异产物的超量出现,如见于前列腺癌的前列腺特异性抗原(PSA)、见于绒毛膜癌的人类绒毛膜促性腺激素(hCG)、肾上腺癌病人尿中的固醇、类癌病人尿中的5羟吲哚乙酸(5–HIAA)和见于骨髓瘤的副蛋白质等。另一类是胎儿期可见的抗原在成体中又出现了,这反映癌变组织又恢复了未分化的、无序繁殖的原始性质,肿瘤分泌的胚性抗原有见于肝癌的甲胎蛋白(AFP)、见于卵巢癌的卵巢肿瘤抗原和见于结肠、肺、乳腺和胰腺癌的癌胚抗原(CEA)等。较早发现的肿瘤标记多为蛋白质分子。
但自从出现单克隆抗体技术以后,又发现了不少糖类和黏蛋白(腺癌分泌的糖蛋白)肿瘤标记。不过,这些终究只是基因产物,人们想直接探察突变基因本身可能更有助早期发现肿瘤。现已能用聚合酶链式反应(PCR)将患者排出的脱落细胞中的DNA大量扩增,再用荧光或放射标记的肿瘤分子探针同之杂交,借以查出突变基因。为了取得活组织标本,可能需要穿刺、内窥镜甚至手术。
一般情况下,针切活组织检查要比针吸活组织检查好,它在一定程度上保持了组织格局。要取得更多的组织,同时检查其他项目,则只有采用切开或切除式活组织检查。明确了肿瘤的性质后,还必须明确肿瘤发展的阶段和侵犯的范围,即分期。所谓分期,主要是针对预后判断和治疗决策的一个步骤:根据检查所见,将病人按治愈的可能性分成几组,分别施以不同的处理措施。TNM分期系统拟订较早,应用最广,可作为一切实体瘤的基本分期框架。实体瘤的发展规律是:随着时间的推移,肿瘤在空间上逐步扩大其范围,而治愈的可能性则越来越小。于是根据原发肿瘤的大小(T)、淋巴结的转移情况(N)和有无远处播散(M),按预后由好到坏分为3~4期。这个分期也反映了早期只有手术才能治愈的局面:原发瘤全部切除的可能性最大;附近淋巴结有了转移,通过根治术还有治愈的可能;但有了远处播散,手术就无能为力了。现肺癌和乳腺癌基本就是按TNM系统分期的。随着研究的深入,逐渐发现了一些能更好地反映预后的指标,因肿瘤类型而不同。这包括细胞的类型和分化程度、组织格局、局部的侵袭情况等。
此外,还可利用生化和免疫等化验手段协助判断预后,例如利用抗体测定淋巴瘤细胞的来源(B或T),查找激素受体以判断肿瘤对激素治疗的反应等。这一切都可视为广义分期的内容。影像学和内窥镜的进展可更好地了解肿瘤的分布和范围,通过内窥镜可直接采取活组织标本,而影像设备也常用于辅导穿刺取标本。癌瘤的处理 癌瘤病人较难达到彻底康复,可能是癌瘤得到治愈了,但毁容、残疾,甚至生活无法自理以至需要终生照顾。
其次,如果癌瘤不能治愈,就应求得一个时间较长、生活质量也较满意的缓解期。肿瘤的倍增时间要长于细胞周期。且随着肿瘤的增大逐渐延长:在亚临床阶段(肿瘤不到1克)倍增时间可能在一两天之间,而当肿瘤负荷量达到1千克或更多时,倍增时间就可能是3~6个月。有4个参数常用于描述肿瘤组织的生长:标记指数(指正在合成DNA、即处于S期的细胞所占百分数);有丝分裂指数(指正在分裂、即处于M期的细胞所占百分数);生长分数(指正在生长、即处于分裂周期中的细胞所占百分数);细胞死亡分数(指死亡细胞所占百分数)。
随着肿瘤的增大,前两个参数都趋向缩小,而大多数肿瘤的细胞死亡分数都很大,即大多数肿瘤细胞的子代都死去了。事实上,临床可见的肿瘤大多数细胞都处于静止期,生长分数通常不到半数。相比之下,骨髓、胃肠道上皮、毛囊等正常组织的生长分数要更大,因此化疗时它们受的伤害更大。
肿瘤生长的又一个特点是,随着肿瘤的加大,肿瘤细胞不断进化,肿瘤组织由匀质走向异质。肿瘤本是由一个癌变细胞扩增而来的单克隆群体,但肿瘤细胞本身就呈现遗传不稳定性,易发生突变,而肿瘤微环境则起着选择作用,从而导致肿瘤逐渐演化为一个异质的多克隆群体。这些亚群之间存在种种差异:细胞的大小和形状;核型;表面抗原;对抗癌药的反应;繁殖和播散的能力;细胞内酶和肿瘤标记的浓度。
其中,对药物的反应医生比较关注。一般肿瘤至少要大到1厘米(约重1克)才能被发觉,而得到诊断时常常要大到10克以至100克以上。据估计,肿瘤细胞自发突变出现抗药性的发生率在1/106到1/107上下,因此在初发现的1厘米大的肿瘤中便可能已然存在100~1 000个自发产生的抗药细胞。这给治疗带来了困难。