胃肠病学
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第四章 胃肠道肿瘤基础

第一节 正常细胞维持稳态的机制

细胞作为构成生命体的基本单位,需要维持一个相对稳定的理化状态以便发挥其生理功能。此外,机体和组织细胞在整个生命周期中都会受到各种外部有害刺激或内部损伤、应激因素的影响,会导致细胞损伤甚至是DNA损伤的发生和积累,机体必须有一定的应答调节机制以保持细胞正常增殖、分化、代谢等。细胞稳态正是涵盖了在生理过程或环境变化时细胞内环境理化属性的动态调节以及细胞功能的改变情况这两方面内容。在本节中,我们将从不同方面探讨何谓细胞稳态以及稳态调节机制。研究正常细胞调节稳态的不同机制,可以让我们更好地了解疾病发生的可能原因与机制,也是预防某些疾病发生的有效途径。
一、细胞稳态的含义
要了解细胞稳态的真正含义,应该从构成细胞功能的基础开始:①膜电位生成,是细胞内外带电荷的离子随浓度梯度跨膜所产生的电位差,所有的活细胞包括神经细胞、肌细胞、上皮细胞、红细胞等都具有膜电位。②离子动态平衡,细胞需利用葡萄糖、氨基酸、无机离子等物质合成ATP供能,选择性地将这些物质从胞外转运至胞内的过程就是一种细胞稳态的调节机制。③细胞体积稳态,这是细胞内环境稳态的主要内容,众所周知,神经细胞突触作用、上皮细胞的完整性都依赖于细胞正常体积的维持,而细胞形状和体积的动态平衡是通过细胞骨架重组和内部渗透压改变维持的。④细胞pH稳态,细胞中的酶、有机或无机分子进行化学反应都需要特定的pH,尤其是与代谢、DNA复制或细胞分裂有关的细胞生理过程,可能因为pH微小的变化而被抑制或激活。
二、渗透压对细胞体积稳态调节的影响
细胞稳态在机体的整个生命过程中有至关重要的地位,那么正常细胞是如何维持其稳态呢?这里主要讨论渗透压变化时细胞体积稳态的调节机制。细胞的代谢活动会生成大量高渗物质积聚在细胞内,引起细胞肿胀,而胞外的张力变化则依据渗透压梯度的方向引起细胞皱缩或肿胀。细胞应对这些变化涉及多种机制,如调节性体积减小(regulatory volume decrease,RVD)和调节性体积增大(regulatory volume increase,RVI)。当细胞处于低渗环境时通过自动调节抵消肿胀的能力称为调节性体积减小,与容积敏感性Cl 通道和K +通道介导的细胞内Cl 和K +外流有关,这些离子的跨膜运动是由不同蛋白激酶激活的多种通道蛋白或转运体介导完成的(见文末彩图1-4-1)。细胞处于高渗外环境会快速萎缩,但在多数细胞中该现象会由于Na +和Cl 的内流被抵消,因为钠氯内流带来的渗透压升高会驱动水进入细胞而使细胞代偿性肿胀,这一调节过程被称为调节性体积增大。在这一过程中,细胞外的主要阳离子Na +通过Na +/H +交换进入胞内,其他情况下胞外的Na +是通过Na +/K +/2Cl 交换入胞(见文末彩图1-4-2)。
图1-4-2 急性细胞皱缩介导的激酶活化及靶蛋白
AE.阴离子交换蛋白;Cam.钙调蛋白;Jak2.Janus激酶2;MAPK.丝裂原活化蛋白激酶;NHE1.Na +/H +交换蛋白1型;NKCC.Na +/K +/2Cl 协同转运蛋白,PKC.蛋白激酶C
图1-4-1 急性细胞肿胀介导的激酶活化及靶蛋白
CamK.钙调蛋白依赖性激酶;ERK.胞外信号相关激酶;KCl-cot.钾氯协调转运蛋白;PKC.蛋白激酶C;SGK.血清和糖皮质激素刺激酶
图1-4-2 急性细胞皱缩介导的激酶活化及靶蛋白
AE.阴离子交换蛋白;Cam.钙调蛋白;Jak2.Janus激酶2;MAPK.丝裂原活化蛋白激酶;NHE1.Na +/H +交换蛋白1型;NKCC.Na +/K +/2Cl 协同转运蛋白;PKC.蛋白激酶C
若细胞长时间暴露于高渗环境,会激活某种转录因子,引起一些有机物入胞或合成增加,如牛磺酸、肌醇和山梨糖醇等。长期的高渗刺激会活化蛋白激酶A(PKA)、酪氨酸激酶Fyn以及包括p38在内的MAPK信号通路,进而使等渗-增强子结合蛋白在胞核定位并对SMIT、AR、BGT1等基因进行转录、翻译,在细胞内生成肌醇等有机溶质。
三、凋亡与自噬
(一) 细胞凋亡
正常细胞随着机体生长发育会不断损伤、衰老、畸变,继而丧失功能,这些细胞会是机体的负担,甚至会变为有害细胞。这时,机体通过细胞凋亡清除受损、发育异常和衰老的细胞,并增殖和分化出新的细胞,维持器官中细胞总数和各种细胞比例的稳定及功能的正常进行,称为组织的自我稳定。
凋亡,是为了维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的、有序性的死亡,涉及一系列基因的激活、表达以及调控作用,人体出生后的发育以及生理状态下组织更新和损伤条件下的组织修复都高度依赖细胞凋亡。正常组织器官中,细胞的复制和凋亡处于平衡状态,当凋亡规律发生异常,打破这种平衡状态,最终导致各种疾病发生。细胞凋亡发生时形态学上与坏死有很大区别,细胞内有胞浆空泡形成并与胞膜融合,导致膜发泡,之后空泡排出细胞使细胞容积减少、细胞密度增加和细胞固缩,同时细胞膜和核膜仍保持完整,线粒体超浓缩,染色质进行性固缩。在凋亡末期,被胞浆包裹的核碎片形成凋亡小体,被邻近的巨噬细胞清除,因此凋亡通常不会引起周围组织的损伤和炎症反应,这对于组织自稳态的维持十分重要。
(二) 调控细胞凋亡的相关基因
1.caspase家族
最早是在研究线虫细胞凋亡时发现的ced基因家族,其中ced-3和ced-4基因的激活是细胞凋亡所必需的。caspase是在哺乳动物细胞中发现的ced同源物胱天蛋白酶家族,有十余个成员,在凋亡中起不同作用,可分为三组:①炎症组:包括caspase-1、-11等,主要参与白细胞介素前提活化;②凋亡起始组:包括caspase-2、-8、-9和-10;③凋亡效应组:有caspase-3、-6和-7,参与凋亡执行,降解多种底物。
2.bcl-2家族
是细胞凋亡的关键调节因素,表达抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。Bcl-2家族成员都含有Bcl-2同源结构域(BH1-4),BH4是抗凋亡蛋白特有的结构域,如Bcl-2是一种凋亡抑制的膜整合蛋白;BH3是与促进凋亡有关的结构域,如Bax、Bak蛋白。Bcl-2蛋白主要定位于线粒体外膜上,可拮抗促凋亡蛋白的功能。而促凋亡蛋白主要位于细胞质,当细胞受到凋亡因子诱导时向线粒体转位,使线粒体外膜通透性改变释放线粒体内的凋亡因子,激活caspase导致细胞凋亡。
3.p53
是一种抑癌基因,维持细胞周期正常运转,使DNA受损的细胞不能进入分裂周期,若DNA不能修复则通过线粒体途径诱导细胞凋亡。
4.Fas/FasL
Fas是肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体超家族的细胞表面分子,FasL是肿瘤坏死因子家族的细胞表面分子。Fas/FasL可以触发细胞凋亡,抗Fas抗体、表达FasL的细胞与Fas交联后可产生细胞凋亡信息。此外,Fas系统可以介导免疫系统细胞的死亡,参与清除活化的淋巴细胞和被病毒感染的细胞。
5.其他
半乳糖结合蛋白Galectin参与调节细胞生长,控制细胞周期进程,诱导或抑制细胞凋亡。半乳糖结合蛋白-1、-7、-8、-9和-12具有诱导或促进细胞凋亡的特点,而半乳糖结合蛋白-3则被证明是一种凋亡抑制剂。c-myc基因的翻译产物有c-Myc1和c-Myc2,是转录调控因子,可以激活并诱导细胞周期和分化,也可以激活促进细胞凋亡的基因。存在生长因子,bcl-2基因表达时会促进细胞增殖。
(三) 调控细胞凋亡的信号通路
1.死亡受体介导的凋亡信号通路
死亡受体(death receptor,DR)属于肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体超家族,可与细胞外信号分子即相应的配体结合,激活细胞凋亡信号通路。这类蛋白具有相似的胞外结构域,在胞浆区还有一段同源性结构称为死亡结构域(death domain,DD)。该家族成员有Fas/ Apo-1/CD95、DR3/Apo-3/TRAMP/WSL-1等。FasL与死亡受体Fas的结合导致Fas胞质区的死亡结构域与Fas适应蛋白(FADD)结合,FADD通过它的死亡效应结构域结合caspase-8前体并参与caspase-8的活化,共同组成死亡诱导信号复合体(death inducing signaling complex,DISC),活化的caspase-8进一步活化下游的caspase-3等,使细胞发生凋亡。
2.线粒体介导的信号转导通路
线粒体膜是双层膜结构,内膜存在ATP合成酶等多种分子,在生理条件下形成线粒体跨膜电位,该电位的维持部分依赖线粒体膜通透性转运孔(MMP)。MMP呈周期性开放,若持续开放或关闭则分别诱导和抑制细胞凋亡。
凋亡信号如氧化剂等可以引起线粒体的损伤和膜通透性改变,随着线粒体膜上的MMP开放发生线粒体肿胀和断裂能诱导cyt C释放到胞浆,cyt C是线粒体呼吸链的重要组成。cyt C进入胞浆后结合并活化胞浆蛋白Apaf-1,后与caspase-9前体结合,导致caspase-9自身剪切和活化,进一步诱导下游的caspase-3或-8活化,引起细胞凋亡。很多bcl-2家族蛋白都位于线粒体膜上,如bcl-2可以阻止cyt C从线粒体膜上释放而抑制凋亡,bax则与线粒体的膜通道结合,促使cyt C释放进而促进凋亡。
3.内质网在细胞凋亡中的作用
内质网是细胞内蛋白质合成、修饰和折叠的主要场所,同时也是胞内Ca 2+的主要储存库,内质网内Ca 2+的浓度变化从多方面参与正常细胞的功能调节。内质网内钙稳态被干扰或是Ca 2+急速释放都可诱导凋亡。很多细胞在凋亡早期会出现胞质内Ca 2+浓度迅速持续升高,原因可能是细胞外Ca 2+的内流及胞内钙库(如内质网)的钙释放。相对高浓度的Ca 2+可以激活胞质中的钙依赖性蛋白酶(calpain),也可以作用于线粒体并影响其通透性改变,促进凋亡。位于内质网上的bcl-2蛋白也可以调节内质网中稳态游离Ca 2+浓度,使胞质中的Ca 2+维持在合适的浓度,起到抑制凋亡的作用。
(四) 细胞自噬
细胞通过溶酶体清除衰老、受损或多余细胞器和大分子物质的过程,帮助细胞抵抗衰老、饥饿等外界压力。过度的自噬会导致细胞程序性死亡,被称为Ⅱ型凋亡。
细胞自噬主要包括四个阶段,底物诱导自噬前体形成、自噬体形成、自噬体与溶酶体融合和自噬体内容物降解。根据底物被转运至溶酶体的方式,大致可以将细胞自噬分为以下三种类型:巨自噬、微自噬、由分子伴侣介导的自噬(CMA)。巨自噬是底物被胞浆内游离的双层膜结构包裹形成的自噬体。微自噬中也发生相似的过程,只是包绕底物的是溶酶体膜并形成单层膜的囊泡,微自噬多发生于酵母菌的液泡(相当于溶酶体),但有研究发现在哺乳动物细胞晚期内涵体表面也有微自噬。分子伴侣介导的自噬是胞浆内蛋白与分子伴侣结合后转运到溶酶体腔中,被溶酶体酶消化。
在细胞自噬的发生过程中有多种基因蛋白参与,底物诱导形成自噬体的早期,Atg12-Atg5-Atg16L的复合物与前自噬体体外膜结合,促进其伸展扩张形成自噬体。自噬体的形成还依赖于Ⅲ型磷脂酰肌醇三磷酸激酶(Class Ⅲ PI3K),后者可以磷酸化磷脂酰肌醇(PtdIns),生成的3-磷酸磷脂酰肌醇可以募集特定蛋白质形成自噬体膜,对细胞自噬起到正向调控作用。还有mTOR途径可以抑制自噬发生,mTOR是氨基酸、ATP、生长因子等的感受器,氨基酸丰富时,mTOR信号激活,自噬被抑制;氨基酸缺乏时,原料减少,蛋白质合成减少,同时mTOR信号被抑制,增强自噬。
自噬在生物体生长发育、细胞分化及对环境应激的应答方面有关键作用,特别是防御某些疾病、抵御病原微生物感染和延长寿命。但是其调控机制、对疾病的意义还不明确,有待更多研究帮助我们更深入了解细胞自噬。
四、DNA损伤应答
生物的多样性是由于数百万年来遗传变化的逐渐累积,使生命更适应于环境,但就生物个体而言,遗传物质一点微小的改变也几乎是有害的。生物的生命周期中,DNA的复制、细胞的分裂或基因组受到损伤,均可能导致DNA碱基序列出错,甚至染色体结构或数量发生异常。为了生存和繁殖,个体必须保持遗传的稳定,维持基因组的稳定性,这就需要对这些错误进行识别、修复,必要时通过凋亡清除有严重错误的细胞。DNA损伤应答是细胞内一种非常保守的抵御损伤并调整细胞自身反应的机制,多条信号传导通路构成网络来监测和传递损伤信号,并形成应答机制。
生物体DNA损伤应答机制很复杂,主要通过DNA损伤修复和细胞凋亡保护正常的生理功能和稳定的遗传性状。受到一定的DNA损伤刺激时,细胞必然要在生存与死亡间作选择,弱的DNA损伤刺激会促进细胞对损伤DNA进行修复;而当DNA损伤严重无法修复时,细胞则通过激活相关促凋亡基因,引起细胞凋亡。
人类目前认识到的细胞内识别DNA损伤的传感器(sensor)有p53基因和ATM,通过激活ATMCHK2-p53及ATR-CHK1等途径进行DNA损伤修复反应。ATM与ATR属于同一家族,有相似的功能,但ATM主要应对DNA的双链断裂,ATR则是在DNA单链断裂时被激活。应激条件下,ATM与ATR的启动既可以直接磷酸化p53,也可以通过磷酸化MDM2并诱导其降解来解除MDM2对p53的抑制作用。p53可以通过介导细胞周期阻滞(cell cycle arrest),阻止DNA损伤后的细胞继续增殖,为DNA损伤修复争取时间。细胞分裂周期分为G1期、S期、G2期和M期,受细胞周期蛋白(cyclins)、周期蛋白依赖激酶(cycle-dependent kinases,CDKs)和周期蛋白依赖性激酶抑制物(cycle-dependent kinase inhibitors,CDKIs)等因子调控。CDKIs对细胞周期有负性调控作用,主要包括INK4和Cip/KIP两大家族。当细胞DNA发生损伤时,CDKIs如p16、p21等被激活,介导p53/p21/pRb/E2F及p16/pRb/E2F信号转导途径,引起G1期限制点停顿,即细胞周期阻滞。
细胞周期阻滞的同时,DNA损伤修复因子被激活,包括NBS1、FANCD2、BLM、BRCA1、RAD51等,并在DNA损伤识别因子的指引下,被DNA损伤修复募集因子招募到损伤地点,共同形成功能性复合体,完成DNA损伤的修复工作。
DNA修复途径主要包括切除修复、错配修复、同源重组修复和非同源重组修复,其中切除修复普遍存在于各种生物细胞中,也是人体细胞主要的DNA修复机制,需要多种酶共同作用;错配修复可以修复DNA复制过程中逃避了DNA聚合酶校正作用的子链上的错配碱基,相关的蛋白和酶有MutS蛋白、MutH蛋白、解链酶等,人类遗传性非多发性结直肠癌与错配修复的基因缺陷有关。同源重组与非同源重组则是针对DNA双链断裂时的修复途径。DNA单链受损时,其修复机制包括三个基本步骤:剪切、重新合成和连接。首先由核酸酶识别DNA的损伤位点并切开5′侧磷酸二酯键,由核酸外切酶将有损伤的DNA片段切除;在DNA聚合酶的催化下,以完整的互补链为模板,合成新的DNA链;由DNA连接酶将新合成的DNA片段与原来的DNA断链连接起来,最终使DNA恢复正常的结构。若DNA双链同时断裂,人体细胞多数通过非同源末端连接的方式来快速修复,但会造成修复位点核苷酸丢失,并不能无差错修复DNA双链损伤。而同源重组却能较为精确地修复断裂,受损伤的DNA链复制时,产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口,与同源DNA的母链进行重组交换,将母链DNA上相应的片段填补在子链缺口处,而这条同源DNA母链上的缺口能以另一条子链DNA为模板,经DNA聚合酶催化合成新DNA片段并由DNA连接酶连接,完成修补。
总之,DNA损伤应答只是维持遗传物质稳定的方式之一,但也是保证遗传信息稳定传给子代的主要方式。

(李钊 王新颖)

第二节 胃肠道肿瘤病因学

肿瘤(tumor)是在各种致瘤因素作用下,机体细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,导致异常增殖而形成的新生物。肿瘤的发生是一个涉及多因素多步骤的病理过程,伴随多种基因(原癌基因、抑癌基因)的激活或失活、细胞凋亡及多条信号传导通路的异常等。胃肠道肿瘤如胃癌、食管癌、结直肠癌等都是我国较为常见的恶性肿瘤,其死亡率也超过其他恶性肿瘤。胃肠道肿瘤与大多数肿瘤有相似的发生机制,根据来源、性质和作用方式,可将与肿瘤发生相关的因素分为内源性和外源性因素两类,前者包括机体遗传易感性、免疫状态和内分泌水平,后者则包括化学因素、物理因素和生物因素。在本节中,我们将从整体角度介绍肿瘤发生的相关机制。
一、肿瘤发生的外源性因素
(一) 化学致癌
能引起人类或动物产生癌变的化学物质即为化学致癌物,根据它们的作用方式将其分为直接致癌物、间接致癌物、促癌物。常见的直接致癌物有氮芥、亚硝酰胺等,进入机体后与细胞直接作用,诱导正常细胞癌变,其致癌力强且作用快速;间接致癌物则需要进入体内被活化后方能致癌,比如芳香胺类、亚硝胺及黄曲霉毒素等;促癌物单独作用不会致癌,但可以促进其他致癌物诱发肿瘤,如有机氯杀虫剂、糖精等。
亚硝胺类化合物属于间接致癌物,在熏烤食物、油煎食品、酸菜中广泛存在,而且很多食物中含有能合成致癌性亚硝胺的前身物质,能够在胃液的酸性环境中合成亚硝胺,普遍认为这类化合物可能与胃癌的诱发有一定关联。
(二) 物理致癌
物理致癌主要指辐射和异物与人体接触后所引起的细胞癌变,致癌原因较明确,多与职业接触或暴露有关,能主动防护,肿瘤发生率较低,发生癌症的风险与接触或暴露的时间、频率和剂量有关。最主要的物理因素是电离辐射,不过胃肠道肿瘤的发生与此关联较小。
(三) 生物致癌因素
1.病毒
病毒感染是癌症最重要的危险因素之一,最有力的证据就是:进行了器官移植的患者因为接受终生免疫抑制剂治疗,其病毒感染率和相关癌症发病率都明显提高。病毒致瘤的机制可能是病毒编码产物与胞内信号分子类似,能够活化细胞癌基因或调节细胞信号转导途径和细胞周期等。乙型和丙型肝炎病毒与人类原发性肝细胞癌的发生关系密切。而人乳头瘤病毒(HPV)感染是宫颈癌最常见的原因,它可以通过性传播,还可以引起阴道癌、男性阴茎癌等。
2.幽门螺杆菌
幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)于1983年由Marshall和Warren从胃窦活检标本中成功分离并培养,在慢性胃炎、消化性溃疡患者中的检出率远高于普通人群和无症状人群,是慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素,WHO已将其列为Ⅰ类致癌原。
3.细菌与肠道微生态
肠道微生态系统是人体最重要、最复杂的微生态系统,在人类抵抗肠道病原菌引起的感染性疾病过程中发挥重要作用。除此之外,越来越多的研究证实,其与肝脏疾病、Hp感染以及消化系统肿瘤均有密切关系,其中肠道益生菌对肿瘤发生的抑制作用受到广泛的关注。益生菌防癌的可能机制包括:①直接释放抗癌代谢产物,抑制肿瘤生长,促进肿瘤细胞的凋亡和分化。②抑制金属蛋白酶活性,抑制肿瘤转移。③增强细胞的抗氧化能力。④抑制癌基因的表达。同时有研究提出益生菌有望成为一种肿瘤基因治疗的载体,将各种治疗分子高效、特异地导入靶细胞或组织,即细菌介导的抗癌治疗。尽管如此,目前还缺乏大样本的人类临床流行病学资料,因此关于肠道微生态对人类肿瘤发生的影响还需要大量的研究证实。
(四) 饮食与生活习惯
在不同个体,不同社会,世界不同地方的不同种族,某些维生素、微量元素、抗氧化剂、天然植物元素及其他植物产品如天然纤维素的缺乏与不同类型的癌症相关。高动物脂肪食物可增加某些癌症如结直肠癌的发生率,而富含新鲜水果和蔬菜的饮食似乎更具保护性。霉变花生中黄曲霉素、槟榔等也是明确的致癌物。吸烟是很多健康问题包括癌症的主要病因,禁烟是现代社会预防癌症最主要的措施。大规模研究明确了吸烟使肺癌、口腔癌、咽喉癌、食管癌、胃癌、胰腺癌的发生率增加。饮酒与原发性肝癌也有显著相关性,饮酒导致酒精性肝硬化,进而癌变。同时吸烟和饮酒的人(尤其是男性)比只饮酒或只吸烟的人癌症(包括从咽喉到大肠的整个消化道以及胰腺)发生率更高。食管癌的发生率在饮酒和吸烟人群中也显著升高。
良好的生活习惯包括充足的营养、合理的锻炼、安全的性生活及避免暴露于环境中的致癌因素。
二、遗传因素
多种肿瘤发生呈家族聚集现象、遗传缺陷易致肿瘤形成都提示肿瘤发生过程中遗传因素有重要作用。如结直肠癌的发生,家族性结肠息肉综合征等遗传性的息肉病变易于癌变,家族遗传性非息肉性大肠癌也是一种遗传病,有家族聚集性。
肿瘤发生中有多种基因作用,这些基因在细胞正常分化增殖中同样起着关键作用,大体分为癌基因(oncogene,onc)、抑癌基因和DNA错配修复基因。癌基因在正常细胞中以原癌基因的形式存在,表达水平一般较低,而且受生长调节,活化的癌基因有很强的促生长作用。抑癌基因又称抗癌基因,在正常细胞中被激活时它们具有抑制细胞增殖的作用。DNA错配修复基因可引起基因组的不稳定性并促进其他基因的突变。当癌基因与抑癌基因之间的平衡被打破,癌基因激活或抑癌基因和DNA错配修复基因失活会引起细胞恶性转变。
(一) 癌基因
原癌基因活化为癌基因的机制主要包括点突变、基因扩增和基因重排、基因转导或插入以及DNA甲基化改变。点突变与基因扩增是导致癌基因活化的主要方式,基因转导或插入多是由于逆转录病毒感染所致。DNA甲基化状态的改变普遍存在于肿瘤细胞,在一部分肿瘤患者的癌细胞中主要基因是完整的,DNA甲基化改变则可致基因结构和功能异常,是细胞癌变的重要一步。低甲基化会使一些正常情况下受抑制的癌基因大量表达,同时还会导致整个基因组的不稳定性增加。
根据编码的蛋白不同功能,癌基因主要分为以下几种类型:①生长因子类,这类癌基因可以编码多种生长因子和相关受体,包括表皮生长因子EGF、肿瘤生长因子TGF-α成员等,都有促进胃肠道上皮细胞增生的作用,在胃肠道肿瘤中经常发现这些促生长因子及其受体。②蛋白激酶类,编码受体和非受体酪氨酸激酶等,对细胞生长调控有重要作用。在正常食管黏膜到Barrett食管发育不良状态直至发展为食管癌的过程中,有c-erb-B2的表达逐渐增高;结肠癌基因中包括具有非受体酪氨酸激酶活性的scr家族,有发现在结肠癌组织中pp60c-scr活性增高,而含有重度不典型增生或癌变病灶的大肠息肉中也有pp60c-scr激酶持续激活。③GTP结合蛋白类,主要指ras家族,可与GTP结合参与细胞内信息传递过程。ras变异基因是最常见的胃肠道癌基因之一,可以编码一类G蛋白相关蛋白。ras家族包括k-ras、h-ras和n-ras基因,其中k-ras基因突变率较高,大约50%的结肠癌、90%的胰腺癌有k-ras基因点突变。④核内蛋白质类,代表基因有myc家族,主要位于细胞核内,在细胞增殖过程中发挥作用。myc基因的蛋白产物与细胞增生、分化和重要基因的转录激活等细胞功能有关,c-myc在许多胃肠道肿瘤中过度表达。最近发现c-myc是结肠癌β链蛋白/T细胞因子复合物的转录靶点,可能与结肠癌c-myc过表达有关。
通常一种肿瘤中存在多种癌基因活化,且来源于同一组织恶性肿瘤的不同癌基因活性也不尽相同。不同肿瘤中会发现不同癌基因的组合,如在食管肿瘤中已发现c-myc、c-erb-B2、c-src等基因的变异,而在结肠癌中则有ras、c-myc、c-raf、c-src等癌基因的活化。
(二) 抑癌基因
抑癌基因可抑制细胞生长并有潜在抑制细胞癌变的作用,现已确定的相关基因有p53基因、Rb基因、APC基因等。抑癌基因的失活机制有:①点突变;②等位基因丢失;③与癌基因产物的结合;④抑癌基因高甲基化。许多研究结果表明,启动子DNA甲基化能抑制多种基因在活体内外的转录,肿瘤抑制基因的高甲基化与转录抑制有关。关于过度甲基化抑制基因转录的可能机制如下:①甲基化DNA阻碍特定转录因子与识别位点结合,多数转录因子的结合位点含有CpG位点,该位点甲基化会抑制其与转录因子结合。②甲基化DNA直接结合特定的转录抑制结合蛋白,使结合的基因转录失活。③甲基化可能改变染色质结构,使染色质失活。在食管癌发生过程中同样存在相关抑癌基因启动子甲基化导致的基因表达紊乱,由于DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)和去甲基化酶的活性改变导致的抑癌基因CpG位点过度甲基化的理论,已成为食管癌发病机制研究热点之一。这里只介绍几种与胃肠道肿瘤发生相关的抑癌基因。
1.p53基因
是研究较深入的一种肿瘤基因,是细胞生长周期的负性调节因子,可参与细胞周期调控、DNA修复、细胞分化、凋亡等多种功能。p53与其他多种基因之间还存在复杂的调节机制,形成网络系统发挥作用。通过聚合酶链反应PCR和DNA测序检测到80%的散发结肠癌、部分结肠腺瘤都存在p53基因点突变,也见于食管鳞癌及腺癌、胃癌、胰腺腺癌等。
2.APC基因
克隆自腺瘤性多发性息肉病,在散发性结直肠息肉和肿瘤中发现细胞APC基因变异,有研究发现APC异常也存在于其他肿瘤如胃癌、食管癌、肝癌等。APC能通过与细胞外基质的相互作用,控制细胞生长和分化。正常情况下APC可与跨膜E-钙黏蛋白相连的β链蛋白相互作用,后β链蛋白很快降解,APC变异可能使β链蛋白更稳定并进入胞核与转录因子结合,激活靶基因诱导细胞周期。
3.p16基因
既是细胞周期的调控者,又是抑制肿瘤细胞生长的关键因子,可以与细胞周期素D (cyclin D)竞争结合CDK4,p16与CDK4结合后能抑制其活性,组织细胞生长增殖,而cyclin D与CDK4结合可刺激细胞生长分裂。当p16不能正常表达时,二者的平衡状态被打破,cyclin D与CDK4优势结合,使细胞生长失去控制。p16基因异常多表现为基因缺失,分布的瘤谱范围较广,包括大部分散发性或具有遗传倾向性的肿瘤。据报道在食管癌、肝癌、结直肠癌、胰腺癌等都有较高频率的p16基因异常。
(三) DNA错配修复基因
错配修复基因(MMR)是相对保守的基因,能够修复DNA碱基错配,维持基因组稳定性,降低自发突变。DNA错配修复基因的完整性可以确保DNA复制的精确度和高保真性,DNA错配修复基因发生突变将导致DNA错配修复系统缺陷,导致系统缺陷的细胞出现微卫星DNA不稳定(MI)。DNA错配修复系统缺陷在许多肿瘤的发生过程中有重要作用,在散发性或家族遗传性结肠癌、胃癌和Barrett相关性食管癌中都可检出MI。DNA错配修复系统缺陷几乎在所有遗传性非息肉病性结直肠癌家系肿瘤组织被检测到,在肿瘤产生过程中,错配修复基因的作用类似于肿瘤抑制基因。某种基因功能丧失需经历两次突变事件,第一次突变发生在生殖细胞中DNA错配修复基因的一个等位基因上,使突变个体有患结肠癌的倾向。第二次突变发生在特定的体细胞中,MMR基因功能彻底丧失。MMR缺陷还会使某些原癌基因和抑癌基因中发生的突变迅速累积并最终影响正常细胞的增殖调控。
三、癌前病变
癌前病变处于正常组织到发生癌变的中间阶段,因为恶性肿瘤的发生是一个逐渐演变的过程,机体一些良性病变容易出现细胞异常增生,并具有恶变倾向,将这些病变称为癌前病变。癌前病变并非必然发展成癌,有些甚至逆转到正常状态。因此,早期发现和治疗癌前病变是肿瘤预防工作的重点之一,具有重要意义。以下是几种消化系统常见的癌前病变。
(一) Barrett食管
食管下段的复层鳞状上皮被单层柱状上皮替代时称为Barrett食管(Barrett’s esophagus,BE)。研究发现多数BE腺上皮及表面柱状上皮有中度到重度的不典型增生,有证据提示BE有异型增生或癌变时染色体组不稳定、上皮异常增殖,证明BE上皮异型增生是食管癌癌前病变,可发展为食管贲门腺癌。
(二) 慢性萎缩性胃炎
正常胃黏膜上皮向癌的转化也是一个多步骤的过程,肠型胃癌遵循一系列的变化,自慢性萎缩性胃炎到肠上皮化生、不典型增生再转变为早期胃癌,最后发展为晚期胃癌。文献报道胃癌高发区的萎缩性胃炎及肠化的发生率也高,而且萎缩性胃炎和胃癌有许多相同诱发因素,可见萎缩性胃炎和肠化生可能是胃癌形成的中间过程。不典型增生又称异型增生,是组织和细胞异常增生而分化不良的一类病变,会有形态结构上的改变,并有恶性转变倾向。肠上皮化生是正常的胃黏膜上皮被肠型上皮取代。需要注意的是,癌变与异型增生密切相关,因此不伴有明显异型增生的萎缩,则无明显癌变倾向。轻、中度异型增生可减轻或恢复正常,但重度异型增生恢复正常的比例极少。
(三) 腺瘤、腺瘤病及腺瘤息肉综合征
腺瘤(adenoma)是由大肠腺上皮发生的良性肿瘤,可分为管状、绒毛状及管状绒毛状腺瘤。凡腺瘤均有不典型增生,因此腺瘤有不同程度的恶变倾向,为癌前病变。家族性腺瘤病更易癌变。
(四) 肝硬化
详见第三篇第七章第七节。
(五) 炎症性肠病
炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)包括溃疡性结肠炎((ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn disease,CD)。由于溃疡和炎症反复发作,黏膜异型增生,发生癌变。以往认为只有UC具有癌变潜能,是明确的癌前病变。近年来,越来越多的研究者认为CD也具有癌变倾向,尚需进一步的流行病学资料证实。
四、炎症与肿瘤发生
有越来越多的证据表明,含有大量炎性细胞的肿瘤微环境参与了肿瘤的发生发展,促进肿瘤细胞增殖、存活和迁移。而许多癌症产生于感染、慢性刺激或炎症部位,因此多认为肿瘤形成与该部位的慢性炎性反应刺激有关。机体正常状态下的炎性反应为自限性过程,促炎因子和抗炎因子处于动态平衡状态,炎性反应的消退需要白细胞凋亡和局部巨噬细胞的吞噬反应来完成。慢性感染或组织损伤导致的持续性炎性反应可引起DNA损伤或招募促炎因子进而促进周围的实质细胞增殖,若合并其他致癌因素,将可能导致肿瘤的形成。
目前观察到与慢性感染、炎性反应状态密切相关的肿瘤有:结肠癌(炎症性肠病)、肝细胞癌(乙型及丙型肝炎病毒感染)、胃癌(慢性Hp感染)等。
五、肿瘤干细胞与肿瘤发生
癌症是一种由单克隆细胞起源,无限增殖的恶性疾病,因此有学者提出干细胞起源学说。肿瘤干细胞起源的理论认为,肿瘤是一种干细胞疾病,是正常干细胞在长期自我更新和分化增殖过程中,由于微环境的作用、基因突变导致干细胞生长失调引起。肿瘤干细胞是存在于肿瘤中的一小群具有干细胞性质的癌细胞亚群,有自我更新及分化的能力,肿瘤干细胞在肿瘤形成、生长及浸润和转移中起决定性作用。其来源有三种说法:①正常干细胞转化;②骨髓的组织定向干细胞(tissue committed stem cells,TCSCs);③细胞融合。
目前已从胰腺癌、肠道肿瘤、肝癌等胃肠道肿瘤中发现了肿瘤干细胞的存在。肿瘤干细胞与正常干细胞有许多相同的标记物,如CD34 +、CD38 、CD133 +等,两者有相似的生长调控机制,一些参与正常干细胞自我更新的基因和信号传导机制同样参与肿瘤的发生。一定条件下正常干细胞与肿瘤干细胞可以互相转化,体外实验均已表明,通过化学干预可以诱导恶性细胞向正常细胞分化。另外,正常干细胞有迁移的特性,能迁移到特异的组织和器官,就可以解释肿瘤转移也有一定器官和组织特异性。
六、其他
肿瘤发生除上述机制外,近年来有不少microRNA与肿瘤关系的研究。微小RNA(microRNA,miRNA)是一种小型非编码RNA分子,广泛分布在真核细胞中,具有高度的保守性、时序表达的特异性和组织表达的特异性。miRNA通过调节基因的表达参与一系列生命过程,在肿瘤的生长、凋亡、侵袭和转移中发挥重要作用。有研究发现在人胃癌组织中miRNA-449表达缺失,而miRNA-449可以通过激活p53途径引导细胞的衰老和凋亡。胃癌检测到有miRNA-21和miRNA-27过表达,还有miRNA-141的表达下调。由此可见,miRNA的功能可作为致癌基因也可作为抑癌基因抑制细胞增殖。在大肠癌中表达显著增强的miRNA-92可能作为一个结直肠癌潜在的分子诊断标记物。

(王新颖 王佳)

第三节 胃肠道肿瘤的转移机制

具有局部浸润和远处转移能力是恶性肿瘤最重要的生物学特性,是肿瘤患者死亡的主要原因。指恶性肿瘤细胞从原发部位,对邻近组织浸润破坏,并经淋巴道、血管或体腔等途径到达其他部位继续生长,形成与原发肿瘤性质相同的转移瘤或继发瘤的过程。
一、肿瘤转移途径
随着肿瘤体积不断增大,肿瘤细胞可沿周围正常组织的薄弱处或脉管浸润,侵入并破坏邻近组织或器官并继续生长,称为直接蔓延。同时,肿瘤还会发生转移,肿瘤转移的途径主要有三种:①淋巴转移,原发肿瘤细胞与毛细淋巴管内皮细胞粘连,后穿过内皮细胞间的临时裂隙进入淋巴管,随淋巴管由近到远转运到各级淋巴结,通过粘连穿过内皮细胞基底膜进入淋巴结实质生长。②血行转移,癌细胞穿过血管内皮细胞间隙,在血管内形成癌栓,经血流转移至远隔部位继续生长。③种植性转移,指内脏器官的肿瘤侵犯浆膜后,瘤细胞脱落,并种植在体腔内各器官的表面。
食管癌的扩散可直接蔓延至周围组织器官,上段癌通过淋巴转移至颈和上纵隔淋巴结,中段癌转移至食管旁或肺门淋巴结,下段癌则转移至食管旁、贲门旁及腹腔上部淋巴结,或经血行转移至肝和肺。胃癌转移也是通过上述几种方式,以淋巴转移为主,但晚期肿瘤经胸导管转移至左锁骨上淋巴结会出现Virchow淋巴结;血行转移常见于胃癌晚期,以肝转移最多见,还可转移至肺、骨等脏器;胃癌侵及肌层并穿透浆膜层后,会有脱落细胞种植于腹腔,可转移至卵巢,形成双侧卵巢的转移性黏液癌又称Krukenberg瘤;胃癌晚期弥漫浸润导致胃壁普遍增厚、变硬,状如皮革,称作皮革胃。大肠癌常经血行转移至肝,其次为肺和脑;癌肿可直接向肠壁深层浸润并穿透肠壁侵及邻近肝、胆、子宫、膀胱等,甚至可能引起直肠膀胱瘘和直肠阴道瘘。
二、肿瘤的多步骤转移机制
肿瘤转移包括一系列复杂连续的步骤,但各种肿瘤转移的基本过程相似:①肿瘤细胞同质性黏附降低,从原发灶脱离;②肿瘤细胞与细胞外基质(ECM)发生异质性黏附增加;③ECM降解,肿瘤细胞与ECM中大分子相互作用,分泌蛋白溶解酶等降解ECM成分,并形成肿瘤细胞移动的通道,作为诱导血管生成的基础;④肿瘤细胞运动性增强,在黏附降解的过程中移动,并穿透ECM与血管壁的基底膜进入循环;⑤在循环中运行逃避免疫系统识别与破坏;⑥到达继发部位后,在有新生血管形成的前提下增殖,形成转移灶。
肿瘤侵袭转移是同一过程的不同阶段,侵袭是肿瘤转移的起始阶段,转移是最终结果。侵袭是指癌细胞侵犯和破坏周围正常组织进入循环系统的过程,有以下几个阶段:①肿瘤细胞不断增殖,导致肿瘤组织内部压力升高,有助于癌细胞向压力低的方向侵袭转移,肿瘤增殖活性是肿瘤侵袭转移的前提。②肿瘤细胞先从瘤体分离后才能向周围组织侵袭,其分离倾向与细胞结构变化和黏附力下降有关。肿瘤细胞表面的微绒毛和足突能影响细胞间的连接,构成其结构的生化成分发生变化会影响细胞间的识别、联系和黏附力。当肿瘤细胞从原发肿瘤分离脱落后,必须穿透周边的结缔组织才能进入脉管系统,这些结构即细胞外基质(ECM)由胶原蛋白、弹性蛋白等分子组成,肿瘤细胞可产生多种分解酶分解细胞外基质和基底膜,有助于肿瘤细胞侵入循环系统。③侵袭过程中,肿瘤细胞在各种趋化因子作用下通过自身运动进入基质,有侵袭性的肿瘤细胞有较强的运动性,表现为伪足样伸展、膜流动性和向量转化等,定向移动在肿瘤侵袭过程中起主要作用。④在原发肿瘤增殖和生长中有新生毛细血管的形成,同时也是肿瘤侵袭转移的必要条件,肿瘤细胞和宿主的多种细胞都可分泌多种活性因子,诱导肿瘤血管形成。多数研究结果表明,肿瘤血管形成参数可作为判断肿瘤患者预后的较好指标。
肿瘤以侵袭方式进入机体循环系统后,多数肿瘤细胞会因为自身原因及宿主环境因素的影响在短期内死亡,机体的免疫系统可通过自然杀伤细胞、巨噬细胞等清除肿瘤细胞,还有活化的内皮细胞产生一氧化氮可以非特异性杀伤进入循环系统的肿瘤细胞。只有具有高度转移潜能的肿瘤才能逃避上述清除因素,经循环系统到达继发脏器并增殖生长形成转移灶,基本步骤有:①逃避免疫清除的肿瘤细胞形成微小癌栓,到达特定脏器时必须牢固附着在脉管内皮层称为锚定黏附,是肿瘤细胞逸出血管进入继发脏器增殖生长的必要条件。细胞锚定黏附受多种因素调节,如脉管内皮细胞表面的选择素系列黏附因子,可调节肿瘤细胞与内皮细胞的黏附。②肿瘤细胞与脉管内皮细胞黏附后,可诱导内皮细胞回缩暴露细胞外基质,癌细胞与细胞外基质的有机成分结合促进肿瘤细胞在特异的脏器定位。肿瘤细胞逸出循环系统时分泌释放多种蛋白溶解酶等,有助于脉管基底膜的降解以及肿瘤细胞在结缔组织中移动。③肿瘤进入继发脏器基质与正常细胞接触时,可通过自分泌、旁分泌等方式产生多种信号分子调控肿瘤细胞的增殖生长。当转移瘤体积增长到一定程度时会有新生毛细血管网形成,转移灶的肿瘤细胞甚至可以二次转移,产生二级转移灶。
不同来源的肿瘤会转移到特定的脏器,有一定的器官选择性。肿瘤细胞表型的差异性,使肿瘤细胞有不同的细胞表面结构、代谢特性、受体种类和分布、侵袭力等,造成肿瘤细胞有不同的转移潜能。肿瘤原发脏器和继发转移脏器的组织微环境差异也是影响肿瘤转移器官选择的重要因素。很多研究证明将不同的肿瘤细胞移植于相同器官,或将相同的肿瘤细胞移植到不同部位,其侵袭力表现差异很大。而继发脏器的微环境对转移肿瘤细胞具有特殊亲和力也是转移的重要基础,继发脏器的组织结构和功能、局部免疫特性等因素共同形成是否适应肿瘤细胞继发生长的微环境,已知肿瘤组织较易侵袭结缔组织和骨组织。组织器官毛细血管外基质的特异结构也影响到继发器官的微环境和对肿瘤细胞的亲和力。除以上因素外,还有一些重要的细胞因子和脏器局部免疫状态都会影响肿瘤转移的器官选择。
三、肿瘤转移的分子调控机制
肿瘤转移是多基因参与的复杂过程,有癌基因与抑癌基因的调节、肿瘤转移相关基因的过度表达和一系列基因产物的参与,还包括整个转移过程中不同步骤涉及的因子的调控。
(一) 基因调控
1.肿瘤转移相关基因
在肿瘤细胞浸润和转移表型发生时有一些癌基因的参与,资料证明至少有十余种癌基因可诱发或促进癌细胞的转移潜能。有研究将激活或突变的ras癌基因转染给鼠源性纤维母细胞瘤会引起大量转移,说明ras基因能增强肿瘤细胞内在的侵袭性。还有myc、c-met、c-erb-b2等基因都可能与肿瘤的转移有关联。c-met基因可以编码一种具有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白(HGF),对多种细胞的增殖、分化、形态的发生和浸润运动有调节作用,恶性肿瘤细胞c-met基因过度表达可导致HGF的敏感性增高,改变肿瘤基质,间接或直接地促进肿瘤生长,并通过刺激新生血管的形成,诱导整合素激活及促进细胞外基质降解,致使肿瘤细胞间黏附力减弱、迁移和侵袭力增强,形成转移灶。真核翻译起始因子5A2(EIF5A2)作为候选癌基因通过c-Myc上调转移相关蛋白1(MTA1)诱导结直肠细胞发生上皮间质转化过程,进而促进肿瘤侵袭性增加,EIF5A2作为可能的癌基因与胰腺癌、肝癌、胃癌和结直肠癌等侵袭转移相关。诱发肿瘤转移的特定基因有mstl等,表达mstl基因的正常组织细胞均有运动性。
2.肿瘤转移抑制相关基因
因能够提高肿瘤细胞在宿主体内的免疫原性,可以编码一些能直接抑制肿瘤转移相关基因的蛋白产物,还能抑制参与细胞转移连锁反应的蛋白质或直接作用于转移相关基因的转录和翻译。nm23是肿瘤转移抑制相关基因的代表,在人类肿瘤组织中nm23的含量与预后或淋巴结转移有关,与原发肿瘤和低转移性细胞系相比,许多转移性肿瘤和高转移性细胞系中nm23水平分别有不同程度降低。nm23抑制转移可能是通过表达产物和调节转录功能发挥作用,其表达产物与二磷酸核苷酸激酶(NDPK)高度同源,NDPK可调节GTP合成,参与G蛋白调控的跨膜信号传导,利于微管聚合阻止非整倍体形成,nm23蛋白可能与NDPK有类似功能。近年还发现CD44基因、DCC基因也参与抑制肿瘤转移。CD44是透明质酸受体,相互作用可以介导细胞和间质成分的作用,CD44发生改变可能会增强恶性细胞穿过细胞间质的能力。
(二) 黏附因子
肿瘤细胞的黏附性在肿瘤侵袭和转移中起重要作用,肿瘤细胞侵袭转移相关的步骤都与细胞黏附与去黏附相关,从肿瘤侵袭初始阶段肿瘤细胞自原发肿瘤上脱落游离,实质上就是肿瘤细胞间黏附性下降,到肿瘤细胞与脉管内皮细胞及细胞外基质的黏附过程,有众多黏附因子及促进黏附或分离的因素参与其中。细胞间的黏附包括同源细胞和异源细胞黏附。同质性黏附是指同种细胞与细胞之间的黏附,主要由存在于表面的黏附分子介导,同质性黏附下降促使肿瘤细胞易于从瘤体上脱落。异质性黏附是指肿瘤细胞与宿主正常细胞之间的黏附,整合素分子介导细胞与细胞和细胞与基质间的黏附,从而导致肿瘤与周围组织黏附。细胞与细胞外基质的黏附因不同组织来源而不同,两者主要通过受体结合,以整合素受体为主。与肿瘤转移相关的黏附分子种类繁多,包括:
1.整合素
是一种膜镶嵌糖蛋白,主要是通过识别并结合细胞外基质上的配体来介导细胞与细胞和细胞与基质间的黏附,导致肿瘤与周围组织黏附。有研究显示,细胞表面蛋白多糖作为ECM的黏附受体参与细胞与基质的相互作用,而整合素是主要介导者。整合素可以通过调节细胞内信号通道、控制细胞骨架变形和能量代谢介导肿瘤转移,还可以诱导活化蛋白溶解酶使细胞外基质和基底膜降解,进一步促进肿瘤转移。各种肿瘤细胞表面整合素的种类不同,且整合素在不同阶段表达水平也不同,在一定程度上决定了肿瘤细胞转移的潜能。
2.钙连接素
是一种跨膜糖蛋白,参与同源细胞连接,很多上皮型肿瘤中钙连接素的表达与肿瘤的分化程度和侵袭能力密切相关。
3.选择素类黏附因子
通过碳氢键与受体连接。肿瘤转移的一些关键步骤如肿瘤细胞与特定脏器脉管内皮的锚定黏附等都有选择素参与,可能与肿瘤转移的器官选择性相关。
(三) 基质金属蛋白酶与组织金属蛋白酶抑制剂
肿瘤转移中一个非常重要的过程是肿瘤细胞对细胞外基质和基底膜的降解,这些组织结构的破坏需要相应的溶解酶参加。溶解酶系统包括蛋白溶解酶家族,即基质金属蛋白酶(MMP),MMP与相应的组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)一起在肿瘤细胞突破基底膜和ECM屏障发生转移中起重要作用。多数MMP是由基质细胞如成纤维细胞、巨噬细胞、上皮细胞等分泌的,一些肿瘤细胞也可少量分泌,在食管癌、乳腺癌、肝癌、直肠癌等多种恶性肿瘤中都有MMP的过度表达。多数MMP分泌时是潜伏前体,并以非活化状态存在于细胞外,其合成分泌及降解活性受到严格的控制和调节,而在肿瘤的侵袭转移过程中MMP活性增强则可促进瘤细胞转移。肿瘤浸润过程中,肿瘤细胞首先与基底膜表面受体如纤维粘连蛋白(FN)、层粘连蛋白(LN)结合,然后分泌MMP,降解血管基底膜和内皮细胞外基质,使内皮细胞从血管壁上脱落。TIMP是MMP的天然抑制物,可以调节MMP的活化和功能活性,细胞外基质中MMP和TIMP的失衡与肿瘤的侵袭与转移密切相关。
在肿瘤侵袭转移中的作用,MMP除了降解ECM以外,还能促进肿瘤血管生成,后者是肿瘤生长、转移过程中的关键因素。此外,MMP还能增强上皮细胞的运动能力,提示MMP也可能通过增强肿瘤细胞的运动性来促进肿瘤的侵袭转移。
(四) 血管生成
血管生成对原发肿瘤的持续生长和肿瘤转移扩散都非常重要,原发肿瘤生长时如果没有新生血管生成,肿瘤中心的细胞得不到足够营养就会发生坏死。血管生成能力也被认为是肿瘤侵袭性的标志,因为丰富的血管网为肿瘤细胞提供充足的营养成分和肿瘤生长因子等,也是肿瘤转移的通道。
血管新生是由血管生长因子和血管生长抑制因子均衡作用的结果,而肿瘤细胞及肿瘤基质中的肿瘤相关巨噬细胞、淋巴细胞和成纤维细胞等都能产生血管生长因子。常见的生长因子有血管内皮生成因子(VEGF)、表皮生长因子(EGF)、酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、转化生长因子-(TGF-)等,这些因子刺激内皮细胞增殖、迁移,促进血管基底膜降解,诱导宿主毛细血管新生,增加毛细血管通透性。其中,VEGF是最重要的因子之一,除参与肿瘤新生血管形成,使血管通透性增加外,还可诱导内皮细胞金属蛋白酶和间质胶原酶的产生,与瘤细胞选择性识别特异性微血管内皮细胞有关。
血管生成的过程会发生一系列事件:①血小板、炎性细胞等释放的血管生长因子,与附近内皮细胞表面的特异性受体结合并启动信号转导。②血管内皮细胞活化增殖、降解基底膜,并通过出芽方式穿出血管基膜。③血管生长因子如VEGF等募集外周内皮祖细胞至血管形成部位,在原有的血管基础上延伸扩展出新生毛细血管胚芽。④血管胚芽形成管状结构,逐渐形成血管腔、血管襻,这是通过细胞与细胞间、细胞与基质间的相互作用实现的。⑤通过募集平滑肌细胞等形成血管壁,使血管成熟。血管生成过程是一系列细胞和分子如各种血管生长因子及其受体、内皮细胞ECM等相互作用的结果。
除以上因素,肿瘤转移还与免疫状态、归巢因子等有关,这说明肿瘤转移是多因素相互作用的结果。控制肿瘤转移是当今治疗肿瘤研究热点。随着肿瘤的黏附、侵袭与转移等相关因素被逐渐认识,找到特异性作用途径来抑制转移,或者切断其作用机制中的某个环节阻止肿瘤的侵袭和转移,将为肿瘤的治疗提供新方法。

(王新颖 车宇芳)

第四节 肿瘤临床病理学基础

一、肿瘤的基本概念
(一) 肿瘤的命名
人体任何部位、任何器官、任何组织几乎都可发生肿瘤,一般根据其组织来源(分化方向)、发生部位和生物学行为来命名。
良性肿瘤在其来源组织名称之后加“瘤”(-oma)字。恶性肿瘤即来源于上皮组织的恶性肿瘤统称为癌,命名时在其来源组织名称之后加“癌”字。由腺癌和鳞癌两种成分构成的癌称为腺鳞癌。由间叶组织(包括纤维结缔组织、脂肪、肌肉、脉管、骨、软骨组织等)发生的恶性肿瘤统称为肉瘤,其命名方式是在组织来源名称之后加“肉瘤”。如一个肿瘤中既有癌的成分又有肉瘤成分,则称为癌肉瘤。近年研究表明,真正的癌肉瘤罕见,多数为肉瘤样癌(sarcoid carcinoma)。癌症则泛指所有恶性肿瘤,包括癌、肉瘤以及其他恶性肿瘤。特殊命名的肿瘤包括来源于幼稚组织的肿瘤称为母细胞瘤(blastoma),其中大多数为恶性,如视网膜母细胞瘤、髓母细胞瘤和肾母细胞瘤等;也有良性者,如骨母细胞瘤、软骨母细胞瘤、脂肪母细胞瘤和血管母细胞瘤、肌母细胞瘤等。有些恶性肿瘤因成分复杂或由于习惯沿袭,则在肿瘤的名称前加“恶性”二字,如恶性畸胎瘤、恶性神经鞘瘤和恶性脑膜瘤等。有些恶性肿瘤冠以人名,如尤文肉瘤和霍奇金淋巴瘤。至于白血病、蕈样肉芽肿则是少数采用习惯名称的恶性肿瘤。需要注意某些“××瘤”称呼的疾病并非是肿瘤,如错构瘤、结核瘤、梅毒瘤、动脉瘤、粥瘤、室壁瘤、迷离瘤、创伤性神经瘤、胆脂瘤(珍珠瘤)、子宫腺肌瘤等。
(二) 肿瘤的分类
肿瘤分为良性、恶性和交界性。良性肿瘤是细胞无目的性的有限生长,较恶性肿瘤更为常见。良性肿瘤与其来源的细胞非常相似,一般可通过手术切除治愈。恶性肿瘤的特征为恶性生长,即持续性、无目的性、不可控制性、破坏性生长,并且会发生远处转移。
肿瘤又可分为实体瘤和非实体瘤。其中实体瘤有两类:癌和肉瘤。癌来源于上皮组织,如来源于胃肠道黏膜、肝细胞、胆管上皮细胞、腺体(胰腺、甲状腺、唾液腺)等。肉瘤来源于结缔组织,结缔组织包括骨、软骨、肌肉、脂肪,筋膜、神经及血管。癌比肉瘤更为常见。但通常癌症按来源器官和组织分类,例如肺癌、肝癌、大肠癌、胃癌、食管癌、白血病、淋巴瘤、子宫颈癌、鼻咽癌、乳腺癌。其分类的依据主要来源于以下几个方面:
1.肿瘤的肉眼观
形态观察重点包括肿瘤的数目、大小、形状、颜色、硬度和肿瘤边界,能反映出部分肿瘤的良、恶性。肿瘤通常为单发,少数为多发,大者直径可达数十厘米,小者肉眼不可见。肿瘤的形状呈现菜花状、火山口溃疡状及浸润包块状者疑为恶性肿瘤。肿瘤的颜色,一般肿瘤的切面多呈灰白或灰红色,血管瘤多呈红色或暗红色,脂肪瘤呈黄色。黑色素瘤呈黑色,绿色瘤呈绿色等。肿瘤的硬度与肿瘤的种类、肿瘤的实质与间质的比例以及有无变性坏死等有关。肿瘤的边界处有完整包膜常为良性肿瘤,但是呈浸润性生长,无包膜和边界的多为恶性肿瘤。
2.肿瘤的组织结构
肿瘤可分为实质和间质两部分,实质是肿瘤细胞的总称。肿瘤的生物学性质以及肿瘤的特殊性是由肿瘤的实质决定的,根据肿瘤实质细胞形态来识别肿瘤的组织起源,进行肿瘤的分类、命名和诊断,并根据其分化程度和异型性大小来确定肿瘤的恶性程度。肿瘤的间质一般由结缔组织和血管组成。
3.肿瘤的异型性
肿瘤异型性的大小反映了肿瘤组织的成熟程度(分化程度)。良性肿瘤与其来源的正常细胞和组织相似,异型性小。识别异型性的大小是诊断肿瘤、确定恶性程度高低的主要组织学依据。肿瘤组织结构的异型性是指肿瘤组织在空间排列方式上(包括细胞的极向、排列的结构及其与间质的关系等方面)与其来源的正常组织的差异。肿瘤细胞的异型性表现为以下特点:①肿瘤细胞,不仅大小、形状不同于正常细胞,染色特征也发生改变。②肿瘤细胞核的多形性,核经常是不规则的,更大,颜色更深,可能在一个细胞内出现双核或多核。这种改变可能是由控制细胞分裂的抑癌基因和原癌基因引起的。③肿瘤细胞胞浆的改变,胞浆经常相对较少,大小和形状不规则,没有其来源细胞的特殊特征。④从肿瘤细胞超微结构目前不能区别良恶性,但从超微结构观察,瘤细胞浆内可以见到各种提示肿瘤来源或分化方向的细胞器或分泌物。如神经内分泌颗粒,提示为神经内分泌肿瘤;张力原纤维和细胞间桥粒,提示为鳞状细胞来源等。超微结构对鉴别分化差或未分化肿瘤的起源有一定意义,尤其在鉴别癌和肉瘤、鳞癌和腺癌、恶性间皮瘤和转移性腺癌以及黑色素瘤的诊断上。上述肿瘤细胞的形态,特别是胞核的多形性常为恶性肿瘤的重要形态特征,对区别良、恶性肿瘤具有重要意义,而胞浆内的特异性产物常有助于判断肿瘤的细胞起源。
4.交界性肿瘤
良、恶性肿瘤间有时亦无绝对界限,我们将组织形态和生物学行为介于上述良、恶性之间的某些肿瘤,称为交界性肿瘤(borderline tumor)。它们可表现为局部复发,但常不发生转移,如卵巢交界性浆液性乳头状囊腺瘤和交界性黏液性囊腺瘤、中间型血管内皮瘤等。此类肿瘤多次复发后可逐渐向恶性发展,在临床上应加强随访。
(三) 肿瘤的分级
恶性肿瘤的分级是病理学上根据其分化程度的高低、异型性的大小及核分裂象的多少来确定恶性程度的级别。现在多数人采用简单易掌握的三级分级法,即Ⅰ级为高分化,属低度恶性;Ⅱ级为中分化,属中度恶性;Ⅲ级为低分化,属高度恶性。
(四) 肿瘤的分期
肿瘤分期的主要原则是根据原发肿瘤的大小、浸润的深度和范围、局部和远处淋巴结有无转移、有无血源性或其他远处转移等来确定肿瘤的分期。目前国际上广泛使用的TNM分期系统。肿瘤的分级和分期对临床医师制定治疗方案和评估预后有一定参考价值。
二、临床肿瘤病理实践
(一) 病理活检取材的原则
病理诊断被喻为“金标准”,国外将病理医生称之为“doctor’s doctor”。要求在病理诊断的每个环节、步骤、方法与技术等方面科学严谨,操作准确,尤其活检取材环节需重点关注。
1.肿瘤部位的肉眼观察
细致的观察对判断肿瘤的良恶性、组织来源、生长方式和有无区域淋巴结转移等有重要意义,要观察以下内容:根据解剖方位以及肿瘤在器官(或组织)所居的部位,与邻近组织的关系,确定活检标本的操作类型,记录肿瘤的形状,如圆形、椭圆形、分叶、不规则形等。对于肿瘤的体积,宜测量长×宽×高(cm),肿瘤的颜色、质地、硬度。特别注意肿瘤与周围组织的分界,如边界清楚否、有无包膜(完整或不完整)、有无明显浸润周围组织。对于区域淋巴结,要判断准确的解剖部位,有时需借助超声内镜检查。在切除标本后,观察手术切面是隆起或缩陷,切面的颜色硬度,是否有出血、坏死、钙化、囊肿等,有无分叶或结节状、病灶数目和分布情况,有无残留病灶。特别重视肿瘤对周围组织的浸润或压迫,包膜是否完整。
2.标本活检和取材
对腔内的肿瘤,可选择钳取、EMR、ESD等方法获得病理检查标本,对于实性器官的囊性肿瘤注意获取囊性肿瘤的内壁。小块组织全部送制切片,较大活检组织尽量整块组织全层切片检查,或可选择肿块和其周围组织行书页状平行剖面作切块,应尽量多选择切块。若有包膜,应多切包膜。还应注意切取标本的切缘、断端、无瘤部分。组织切块要大而整齐,如长宽各约2cm,厚约0.3cm。若切未固定的新鲜组织或质地较软的特殊标本,如囊性标本,可先将肿瘤切开固定或注入固定液,待其基本固定后再切块。所有送检的活检标本都应及时用10%中性甲醛溶液固定,小标本的固定时间为4~6小时,大标本的固定时间为18~24小时或更久。
(二) 肿瘤病理报告
病理报告对临床医师诊断和治疗方案选择有很强的指导作用,解读病理报告首先需要了解以下内容:
1.一些肿瘤的概念
(1) 实性癌:
又称单纯癌,属低分化腺癌,恶性程度较高,常发生于乳腺,少数发生在胃及甲状腺。癌巢呈实体状,无腺腔样结构。有的癌巢小而少,间质结缔组织多质硬,称为硬癌;有的癌巢大而多,间质结缔组织较少,质软如脑髓,称为髓样癌。
(2) 黏液癌:
常见于胃和大肠。肉眼观,癌呈灰白色,湿润,半透明如胶冻状,又称为胶样癌。镜下,黏液聚积在癌细胞内,将核挤向一侧,使该细胞呈印戒状,称为印戒细胞。
(3) 非典型增生:
是癌前病变的形态学改变。非典型增生(dysplasia,atypical hyperplasia)是指增生的上皮细胞形态出现一定程度的异型性,但这还不足以诊断为癌。根据其异型性程度和(或)累及范围可分为轻、中、重度三级。上述癌前病变多经非典型增生而发生癌变。上皮内瘤变(intraepithelial neoplasia)是将轻、中、重度非典型增生,包含原位癌(carcinoma in situ)分别称为上皮内瘤变Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。
(4) 原位癌:
指异型增生的细胞已累及上皮的全层,但尚未侵破基底膜而向下浸润生长者。
(5) 胃肠道间质瘤:
胃肠道、肠系膜等部位的平滑肌瘤和平滑肌肉瘤实际上多数为来源于胃肠道的Cajal细胞的肿瘤,免疫组化显示CD117和CD34阳性,称其为胃肠道间质瘤(gastrointestinal tract stroma tumor,GIST)。
2.常见胃肠道肿瘤的病理检查和诊断规范
(1) 食管癌:
辨认食管的上切端距离,沿食管病变对侧壁将食管纵行剪开,确定肿瘤距上切端的距离。记录肿瘤的大小、数目、形状,质地、表面有无溃疡,溃疡面积,深度,边缘是否隆起,有无穿孔、出血,肿瘤切面的颜色,周围有无浸润及浸润深度等。病理报告的主要内容是:肿瘤部分、癌的类型、组织学分级、肉眼类型、癌累及范围、侵犯食管壁的深度,上下切缘是否干净,各组淋巴结转移与否。
(2) 胃癌:
沿大弯侧剪开,充分展露全部胃黏膜。确切观察与记录肿瘤位于哪个区域,哪一侧如小弯侧,大弯侧,前壁或后壁。肿瘤的数目、大小、形状、浸润深度、侵犯范围、肿瘤与两侧断端的距离等。病理诊断包括部位、肉眼类型、组织学类型、分化程度、浸润范围及深度、脉管内有无瘤栓、切缘有无肿瘤残留、淋巴结转移部位与数量等。
(3) 大肠癌:
从肿瘤对面纵行剖开肠腔,确认肿瘤的位置、大小、数目、形状、切面观察肿瘤浸润深度及肿瘤的大体类型,肿瘤与两侧断端的距离及与齿状线距离等。对于息肉状病变,应记述其大小、形状,有无蒂、蒂的直径和长度等。对于溃疡性病变,应记述溃疡的数目、位置、大小、形状、边缘及底部的情况等。病理诊断应有肿瘤的部位,大体类型,组织学类型,分化程度,浸润深度,脉管内有无瘤栓,神经或血管周围间隙有无癌浸润,淋巴结转移的部位、数量,切缘是否有癌等。
(4) 原发性肝癌:
检查包膜的厚度、色泽及有无粘连,有无凹凸不平与结节状隆起。切面观察肿瘤的部位、数目、质地、色泽、有无出血、坏死,边界清楚与否,有无包膜,肿瘤对包膜浸润情况,有无卫星结节。肿瘤周围有无肝硬化或其他病变等。门静脉、肝静脉腔中有无瘤栓等。病理报告包括大体、组织学类型,分级,是否伴有肝硬化及其类型,切缘是否残留有癌组织,脉管癌栓,淋巴结转移部位及数量。
(三) 临床和病理的联系
1.临床医师日常和病理医师的沟通包括填写病理申请单、病理活检、固定标本、细针细胞学采集过程和检查申请、申请辅助诊断方法:①特染;②免疫组化;③分子生物学技术等。
2.开展临床病理讨论会(CPC)、疑难病例讨论,病理检查与骨髓血象检查相结合,讨论形态学与肿瘤生物学行为、治疗与预后的关系,也包括最终的尸体解剖结果和临床诊治过程的讨论。有经验表明,临床医师和病理医师一起进行病理讨论和病例讨论,对于临床和病理的沟通、患者诊断和治疗方案确定、临床研究结果总结都是最有效的途径之一。
(四) 其他肿瘤检测方法
1.免疫组织化学检测
其基本原理是应用抗原与抗体形成抗原抗体复合物的化学反应,以检测组织或细胞内抗原(或抗体)的技术。免疫组化的方法很多,如直接法、间接法、PAP法、ABC法、SP法等。常用的肿瘤标记物包括:①上皮标记CK、EMA;②软组织标记Vimentin、Actin、Ⅷ因子、Desmin等;③神经内分泌标记Syn、NSE、CgA、GFAP、S-100等;④淋巴造血组织标记LCA、CD3、CD8、CD45RO、CD20、CD30、CD68、CD79、CD56、MPO、TdT等;⑤细胞周期检测Ki-67、PCNA、Cyclin DI等。
免疫组化在肿瘤诊断和鉴别诊断中的应用包括:①肿瘤的组织起源方面鉴别诊断如小圆形细胞肿瘤的鉴别诊断、核形细胞肿瘤的鉴别诊断、淋巴造血组织中肿瘤的鉴别诊断等。②确定微小转移灶与转移癌的来源判断,如CK-7、CK20、Villin(胃肠癌),CDX-2(肠癌),Hep Parl、AFP(肝细胞癌),Mesothelin、HMBE-1、Calretnin、WTl(间皮瘤),TG、CT、TTF-1(甲状腺癌与肺癌),PSA、PAP/PSAP、PSMA及NKX3.1(前列腺癌),CAl25(卵巢癌),GCDFP-15和Mammaglobin(乳腺癌),RCC、Pax-2(肾细胞癌),Uroplakin、Thrombomodulin(膀胱癌),OCT3/4、PLAP、AFP、HCG(生殖细胞瘤),CgA、Syn、CD56、CK8、CKl8、CKi9(神经内分泌),Inhibin、Calretnin、A103(肾上腺肿瘤)。③神经内分泌肿瘤的定性和定位如类癌表达NSE、CgA、Syn。④综合判断肿瘤生长活跃程度、预后判断,如乳腺癌检测nm22、P53、PCNA、ki-67等。⑤受体检测如乳腺癌检测ER、PR、Cerb-B2等。⑥为临床提供治疗方案选择的重要信息如胃肠道间质瘤检测CDll7及多药耐药基因MDR-1/3、MDR-1、LRPMRP、乳腺癌检测Cerb-B2、非霍奇金B细胞淋巴瘤检测CD20等。
2.电子显微镜检测
在肿瘤诊断中,电镜在确定肿瘤细胞的组织发生、类型和分化程度上起着重要作用。可根据各种肿瘤细胞的超微结构特点来协助区别分化差的癌和肉瘤、各种梭形细胞恶性肿瘤、各种恶性小圆细胞肿瘤、各种神经内分泌肿瘤、恶性黑色素瘤及转移性腺癌与恶性间皮瘤等。
3.共聚焦激光显微镜检测
从点光源发射的激发光通过透镜聚焦到被观测物体上,如果被观测物体正好位于焦点上,则物体的反射光通过原透镜汇聚回到光源,这就是共聚焦。共聚焦激光显微镜得到的共聚焦图像是标本的荧光横断面,克服了普通荧光显微镜图像模糊的缺点。主要用于细胞形态学研究,可观察细胞或通过亚细胞的特异性抗体染色观察细胞器的结构,如线粒体、内质网、高尔基复合体、微管、微丝、细胞桥、染色体等亚细胞结构的形态特征,也可用于荧光原位杂交研究、基因定位研究等。肿瘤学研究中可应用于:①定量和定位的免疫荧光图像分析;②细胞内离子浓度的定量分析;③分子表达强度和图像亮度的定量分析;④细胞和组织的三维重建荧光图像。
4.组织与细胞化学检测
福尔根反应(Feulgen reaction)显示DNA,常用于肿瘤的DNA含量及倍体分析;刚果红法显示淀粉样物质呈红色,常用于显示甲状腺髓样癌间质有无淀粉样物质;运用网状纤维染色鉴别未分化癌与淋巴瘤等。
5.激光显微切割技术
是在显微镜下用手工或仪器采样的方法从组织切片或细胞涂片上将所要研究的形态或表型相同的细胞从组织三维构造中分离出来,获得纯的细胞群(pure cell population),以备进一步作分子水平的研究。显微切割获得的标本可应用于:细胞基因突变及微卫星变异的研究、细胞基因拷贝数的变化和甲基化水平的检测、定量RT-PCR、比较基因组杂交、cDNA微阵列(芯片)。如采用该技术将霍奇金淋巴瘤的R-S细胞分离出来后,经基因重排分析,表明瘤细胞属B细胞源性。
6.原位分子杂交指组织或细胞的原位杂交
让探针进入细胞内与DNA或RNA杂交。因此原位杂交可以确定探针的互补序列在胞内的空间位置,这一点具有重要的生物学和病理学意义。该技术已广泛应用于肿瘤基础学研究及肿瘤病理诊断。
7.荧光原位分子杂交染色体分析
被检测的染色体或DNA纤维切片上的靶DNA与所用的核酸探针同源互补,二者经变性-退火-复性,即可形成靶DNA与核酸探针的杂交体,这就是荧光原位分子杂交染色体分析(fluorescence in situ hybridization,FISH)的原理。将核酸探针的某一种核苷酸标记上报告分子如生物素、地高辛,可利用该报告分子与荧光素标记的特异亲和素之间的免疫化学反应,经荧光检测体系在镜下对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。FISH在肿瘤生物学中的应用较为广泛,如瘤细胞遗传学、基因定位、基因扩增与缺失及病毒基因插入基因组部分的检测。在细胞遗传学检查中,重复序列的探针应用最多,它们是α卫星DNA、β卫星DNA和经典卫星DNA探针。α卫星DNA探针主要检测人染色体的着丝粒;β卫星DNA位于顶端着丝粒染色体及号染色体的异染色体质周围;经典卫星DNA (classic-saiellite DNA)有着AATGG短片段重复,位于染色体1、9、15、16和Y染色体长臂异染色质周围。后两种探针除可用于染色体数目检查外,还可用于上述部位精细改变的检查。三种探针产生的荧光信号都在染色体着丝粒或附近,因此常用于鉴定。羊水细胞可不培养直接作FISH检查,可检测胎儿是否患有21-三体(唐氏综合征)、18-三体(Edward综合征),13-三体(Patau综合征),45、XO(Torner综合征)和47XXY(Klinfelter综合征)。
FISH在白血病方面应用较为广泛的是慢性粒细胞白血病bcr/abl易位DNA探针,采用Digoxigenin标记于22号染色体上的bcr基因,用Biotin标记位于9号染色体上的Abl基因,然后用红绿两种不同颜色的荧光素检测,慢料常有染色体易位t(9;22)(q34;q11)而引起bcr和Abl基因的融合,这时不需要检测分裂中期细胞,在间期细胞中就可以见到两种颜色讯号的混合,从而可以确定是Ph阳性细胞。这特别适合化疗后缓解的CML,极易发现残存的白血病细胞。其他如t(15;17)易位DNA探针、t(18;21)易位DNA探针分别可用于急性早幼粒细胞白血病(APL)和急性粒细胞白血病(AML)的诊断。此外在白血病的诊断方面,还有等位17号染色体长臂iso(17q)、16号染色体长臂间倒位inv(16)探针等,都有商业出售。
在实体肿瘤方面,应用较为广泛的是HER-2/neu基因探针。乳腺癌细胞中Her/2-neu基因的扩增常预示着患者预后较差。在FISH技术之前的所有测定基因扩增的方法,都是采用经典的分子生物学方法(Southern blotting等),但这些方法与FISH相比,不仅费时费力,而且也不可能在细胞水平上观察到基因扩增的状态。FISH技术的更大优点是可以在间期细胞核上观察到DNA扩增的直接证据,而且间期细胞核所显示出的护增DNA荧光信号其数量多少及荧光强度常与DNA扩增的水平有关。1998年美国FDA批准了作为基因治疗的一种单克隆抗体Herceptin,可配合化疗来治疗部分晚期转移性乳腺癌患者,约25%~30%的乳腺癌患者有HER-2/neu基因的扩增和(或)过度表达。这部分患者适合Herceptin治疗。HER-2/neu基因的扩增或过表达也见于卵巢癌、子宫内膜癌、涎腺肿瘤及胃癌等恶性肿瘤。可以预测,在不久的将来Herceptin和HER-2/neu基因DNA探针可用于这些肿瘤的治疗和诊断。其他一些实体瘤的肿瘤基因探针如N-myc、C-myc、CyclinD1等虽有商业出售,但还未用于临床。
8.比较基因组杂交检测
将消减杂交、荧光原位杂交相结合,用于检测DNA序列的拷贝数变异并将其定位在染色体上的方法。只能检测不平衡的染色体改变。结构染色体变异,例如平衡的相互易位或倒位不能被检测出来,因为拷贝数没有变化。监测的区带长度至少为5~10Mb。
9.生物芯片检测
包括蛋白芯片、抗体芯片、DNA芯片或基因芯片,可同时检测多个基因的变化情况,针对不同患者或同一患者的不同患病时期,指导医生制定最恰当的治疗方案,从而实现个体化治疗。目前肿瘤预后中用得最多的是表达谱芯片、microRNA芯片和SNP芯片,另外还有转录子芯片、细胞芯片和组织芯片等,这些都为探索乳腺癌的个体化治疗提供了必要的技术手段。生物芯片可以帮助医生从众多的影响乳腺癌疗效的因素中,找出与治疗敏感性相关的因素。例如,通过基因表达谱芯片来区分对化疗敏感和不敏感的患者,然后开展针对性治疗,寻找出最佳治疗药物和方案,最终达到提高疗效的目的。
10.流式细胞检测
是一种在功能水平上对单细胞或其他生物粒子进行定量分析和分选的检测手段,它可以高速分析上万个细胞,并能同时从一个细胞中测得多个参数,与传统的荧光镜检查相比,具有速度快、精度高、准确性好等优点,成为当代最先进的细胞定量分析技术。在发现癌前病变、早期诊断、预后判断和治疗中都有应用研究。临床上用于白血病的诊断和类白血病的鉴别已很成熟。监测网织红细胞的成熟度,为干细胞移植术后恢复的判断、贫血的治疗监测、肿瘤患者放化疗对骨髓的抑制状况等提供了依据。
三、肿瘤的临床症状和体征
(一) 包块
实际上,每种实体瘤最后都可以见到包块、突起或肿块。但是早期癌包块一般难以察觉。另一方面,大多数包块是非恶性的,确定包块的性质很重要。癌结节一般较其他结节更硬,通常无包膜,偶尔有假包膜。癌结节可侵袭周围结构发生粘连,包块的活检经常是必要的。
(二) 溃疡
胃肠道、口腔及咽喉的溃疡不易发现,特别是当溃疡不引起疼痛时,如果溃疡持续超过2~3周而没有愈合的迹象就需要引起注意。慢性溃疡可能由以下良性病变引起:消化性溃疡、胃肠道感染、缺血性疾病、创伤等。恶性溃疡有生长到周围组织的倾向,通常周边组织肿胀及硬化,很容易出血但一般为渗血。溃疡活检需取溃疡底部深处组织和溃疡周边组织送检。
(三) 疼痛
大多数早期癌症无疼痛表型,当肿瘤生长侵犯或压迫周围组织神经时才会发生疼痛。一般而言,一个小的无痛性结节或溃疡比痛性结节或溃疡更倾向于癌症,更应予重视。
(四) 出血或贫血
间断性出血是很多表面组织癌的临床症状,如胃、肠、肾、膀胱、子宫、肺,出血通常是最早的临床症状之一。如来自肠道的出血可能是鲜红色,也可能是暗红色或黑色,还可能是便中带血或大便潜血,可能是胃肠癌的早期临床症状。痰液带血也可来自口腔、咽喉或胃,尿液有血偶尔可来自肠道。多部位的出血或皮肤瘀点、瘀斑可能意味着血液系统疾病。出血包括导致慢性出血性贫血的隐匿性出血,隐匿性失血通常用来作为胃肠癌高发人群的筛查。
(五) 体重减轻
大约2/3的进展期癌症患者体重会减轻,有时成为患者就医的首要原因。6个月内体重减轻大于5%提示癌症的不良预后。体重减轻可伴有厌食,与肿瘤大小无关而与肿瘤或宿主免疫系统产生的细胞因子有直接关系。
(六) 组织或器官功能异常
组织或器官功能异常取决于癌症的位置。食管癌表现出进行性加重的吞咽困难;胃癌可能导致进食困难或食欲改变或呕吐;肠癌可能导致肠道习惯的改变(腹泻、便秘或腹泻与便秘交替),或者引起肠梗阻出现绞痛甚至肠穿孔;肝癌、胆管癌或胰腺癌可能阻塞胆汁流出,引起黄疸。正常人群中发现这些临床症状,特别是持续存在时,就需要彻底检查。
(七) 肿瘤转移引起的临床症状
常见的受侵淋巴结为颈部、腋窝及腹股沟。淋巴结肿大可能是附近存在癌症的首发体征。胃、肠、胰腺、睾丸、子宫、卵巢或腹腔其他部位的癌症可能影响腹部淋巴结。有时腹部癌症通过淋巴结转移到锁骨下淋巴结(通常为左侧),由腹部或盆腔原发肿瘤引起的肿大的锁骨下淋巴结叫作Virchow淋巴结,这种体征叫Trousseau症。肝脏转移瘤可引起黄疸及右侧季肋区疼痛或肿胀。也可能由于营养丢失导致营养不良及体重减轻、腹水。转移到肠道或者腹腔其他部位的肿瘤可能引起肠梗阻导致绞痛或腹水。
值得注意的是,有时可能发现继发转移瘤但是却找不到原位瘤,如伴或不伴黄疸或骨痛的肝脏肿大可能是由于原发灶不明的转移瘤引起。有时一个健康咨询问题可能是一个隐匿性癌症的证据,如最常见的不能解释的贫血;神经系统紊乱或带状疱疹提示可能与恶性肿瘤引起的免疫系统功能削弱有关;无明显诱因的不能解释的深静脉血栓有时是癌症的首发临床体征。
四、肿瘤核医学
(一) 基本概念
1.核医学
利用体外可探测的放射性示踪剂诊断、治疗及研究人类疾病的一门学科。目前运用普遍的放射性药物中有25种用于诊断成像,而有5种用于疾病治疗。
2.放射性示踪剂
指含有放射性同位素(放射性核素)的物质。原子核由多种亚原子颗粒如质子、中子构成,质子与中子间存在巨大的吸引力,原子序数等于质子数其特征性代表相应的化学元素,具有相同质子数,不同中子数的同一元素互为同位素。对于地球上普遍存在的化学元素而言,原子核的性质稳定。当原子核中的亚原子粒子失去稳定性时即成为放射性元素,即放射性核素,所有放射性核素根据其半衰期和发射的射线具有特异性的放射性衰减。
3.半衰期
指放射性元素半数原子核衰减时所需要的时间。大多数放射性核素的半衰期较短,因此不能在自然界存在。一些天然元素具有放射性,例如在人体内检测到的钾中有0.1%由放射性钾( 40K)组成,其半衰期为1.26 × 10 9年,其他具有放射性的天然元素还有镭、钍、铅、碳等。一般当元素的相对原子质量大于209Bi即具有放射性,比铀质量大的元素半衰期通常达到1万年以上。
许多放射性药物是在回旋加速器中人工合成的,例如 131I半衰期为8天,放射364KeV的γ射线同时伴有少许β射线,总能量最大可至0.606MeV,这些射线可在体外探测,因此 131I可作为研究甲状腺功能的有效示踪剂。
4.发射的射线类型
(1) γ射线:
高能电磁波,可以在人体组织渗透1m以上。
(2) β射线:
高速负电子,带一个负电荷,在组织中能渗透几毫米甚至1cm。
(3) 正电子:
一个电子,带一个正电荷,可在组织中渗透几毫米,而后与一个电子碰撞放射性消除(湮没)。
(4) 湮没射线:
在β射线(负电子)和正电子结合时,发射的2个方向相互保持180度、能量为511KeV 的γ光子。
(二) 安全剂量
1.ALARA原则,即合理摄取量原则。
(1) 工作区域:大量工作人员多年暴露于5000mrem/y(毫雷姆/年)的结果显示,未出现副作用。美国食品药品管理局每年可允许的最大辐射量为5000mrem,定义为人体完全暴露于射线的安全水平,已怀孕的工作者在9个月的妊娠期间可接触500mrem的射线量。
(2) 公共场合:在美国自然发生的射线平均为290mrem/y,在高海拔地区可能达到上述的10倍,同样对人体无明显副作用。管理严格的区域射线量低于100mrem/y。
(3) 诊断暴露剂量:由于检查时射线量相对较低,在患者诊断时射线量并没有限定,而且普遍认为检查的重要性及好处明显大于相关研究报道的射线危险性。
(4) 治疗放射剂量:有时取决于医院和医生的管理方式。在美国核管理委员会根据放射的射线量及患者有效耐受时间制定了可进行门诊放射性核素治疗放射剂量的基准,这种基准是在公共区域可接受的范围之内,超过基准需住院并进行核隔离,即使核素治疗的结果无效,只有当核隔离患者体内放射量水平自治疗后的一个月内降至5~7mrem/h(毫雷姆/小时)才考虑撤销核隔离,之后不需要特别的警惕。自2001年9月11日来,γ光子射线探测仪运用越来越广泛,因此接受治疗的患者需签协议并进行探测仪检查,现在很多医院签订的协议包括需要接受的射线类型和剂量。
2.放射仪器
(1) 闪烁计数仪:主要测定发生β核衰变的放射性核素,尤其对低能β更为有效。其基本原理是依据射线与物质相互作用产生荧光效应。每次原子衰变时,发射的射线能量被对射线敏感的闪烁溶剂分子吸收成为激发态,被激发的分子回到基态可释放一次激光,再作为激发光发射出一次荧光,在光电管中荧光转变为微弱的电信号,电信号通过后续设备可被读为一次计数,放射性示踪剂的放射量就是探测的次数总和。
(2) γ成像仪:目前广泛应用且有效的放射性药物如 99mTc、 111In、 131I可用γ成像仪。γ照相机由碘化钠晶体的圆形薄板设计而成,在晶体前有一个瞄准仪瞄准射线位置。患者体内每次射线衰变时,γ射线可到达瞄准仪部位并且通过其顶部的孔眼激发射线敏感的晶体,晶体内产生激光继而被数根光电增强管同时探测,电脑计算出撞击晶体的位置,许多γ成像仪的分辨率大约为1cm。
(3) 单光子发射计算机成像仪:简称SPECT,这种形式的成像,可收集围绕患者360度的放射量,并且通过三维显像仪重建数据,向患者体内注射放射性药物,待45~60分钟药物稳定分布后用在患者周边旋转的γ照相机收集数据。SPECT普遍用于淋巴瘤患者纵隔中 67Ga柠檬酸的成像, 201TI用于心肌灌注、肝脏中肝血管瘤研究、放射性标记的抗肿瘤抗体成像。其深部分辨率为16mm,比平面成像要粗糙,平面γ成像仪能较好地显示对比分辨率,然而SPECT能在小的深部病变特别是衰变校正时具有成像优势,衰变校正即根据组织的射线数量和类型校正人体深部发射的射线和探测仪检测之间的差异。
(4) 正电子发射体层摄影术(PET):具有高分辨率是核医学中最敏感有效的成像设备。当正电子衰变时,能够显示对三维分布的放射性核素精确、定量的图像,体内的深部分辨率高达3~5mm。在PET中运用的放射性示踪剂有 18F、 15O、 13N和 11C结合的生物分子,因此必须在医用回旋加速器中生成,特别是 18F标记的示踪剂, 18F代脱氧葡萄糖( 18F-FDG)能示踪肿瘤糖酵解,已成为一种越来越多地运用于肿瘤诊断、分期的分子成像试剂。
(5) 医用回旋加速器:回旋加速器加速亚原子颗粒使之接近光速,这些颗粒激发一个靶原子并且产生射线,例如通过加速正电子到11MeV并激发一个含同位素 18O丰富的原子, 18F以F离子的形式产生。这种加速系统生产了核医学中的多种放射性示踪剂,包括 11C、 13N、 67Ga、 111In、 123I、 18F等。
(6) 裂变器:内自发裂变的重元素如 238U、 235U,当中子在原子核中数目足够时从原子核释放出来,铀原子裂变并释放出来大量能量,放射性元素的级联反应伴随这个过程发生,这些元素也称为裂变产物,包括 99Mo、 131I、 125I、 32P、 35S。一方面靶元素的中子分裂产生医学上运用的放射线,另一方面裂变的产物作为副产物可能产生同位素。
(三) 肿瘤成像
1.PET-CT
(1) 成像原理:
PET-CT利用肿瘤细胞代谢旺盛对葡萄糖的吸收增加,最常用 18 F标记葡萄糖衍生物(FDG, 18F-2 -fluoro-2-deoxyglucose)作为示踪剂。当FDG进入细胞后,己糖激酶将其磷酸化为6-磷酸-葡萄糖,因其在C2的位置缺少一个羟基,不能进行进一步糖代谢,滞留在细胞内,根据所产生的光子可示踪肿瘤所在的位置,PET-CT将功能显像和解剖结构显像融为一体,能够灵敏、准确、特异及定位精确肿瘤位置,达到早期发现和早期诊断的目的。
(2) 检查准备:
患者禁食、血糖正常,静脉注射 18FDG,45~60分钟后进行检查,血糖> 200mg/dl不能检查,即便在检查前行胰岛素治疗也会改变示踪剂在血液中的生物分布。
(3) 临床运用:
①早期肿瘤和肿瘤分期,活动性肿瘤FDG浓度较高,进展期肿瘤的原发灶或转移灶都具有FDG高吸收的特征,吸收能力越活跃表明肿瘤生长增殖越迅速,一些低吸收的区域往往是缓慢生长的肿瘤或放射性坏死部位。②实体肺结节,由于不能明确结节的良恶性,一般需采用开胸术诊断,但PET-CT检查如某区域 18F-FDG的吸收比值≥2.5,可认为该病变部位为恶性变,比值在仪器和方法间可有不同。③假阴性研究,在低代谢率的肿瘤中普遍存在,如细支气管肺泡癌、高分化的甲状腺癌,特别是激素敏感、高分化的前列腺癌。对于胃肠道内的癌前病变、腺瘤、早期胃肠道癌,包括原位癌、Ⅰ期肿瘤,其敏感性和内镜检查比较假阴性率较高,当癌瘤突破肠壁或发生淋巴结转移后,其敏感性才和内镜相似。④假阳性研究,主要发生在非恶性的葡萄糖代谢增快、摄取示踪剂高的部位。传染性疾病是主要的假阳性情况,包括急性传染病、慢性肉芽肿性疾病,主要是结核病和结节病,但是这些疾病对于FDG摄取的浓度一般低于恶性肿瘤。假阳性还可以出现在紧张或运动的骨骼肌和棕色脂肪中。
(4) SUV:
SUV是对糖酵解速率的半定量数值,根据患者的体重进行计算:

SUV =组织示踪剂(FDG)浓度(kBq/g)÷示踪剂(FDG)(kBq/g)

一些研究认为,SUV > 2.5就代表恶性变,在少数传染性疾病中SUV > 8,SUV值因仪器、成像重建方法、静注后时间不同而改变。
2.骨扫描
是一种针对全身性骨骼的核医学影像检查,人体静脉注射放射性药物[常用剂量为740~1110MBq(20~30mCi)的Tc-MDP作为示踪剂]2~3小时后经探测仪(如γ照相机、ECT)显示全身骨骼放射性分布情况,通过骨骼对放射性药物的吸收异常增加或减退,反映相应部位骨代谢情况。骨扫描可早期发现骨转移性肿瘤,有助于疾病的临床分期及治疗方案的选择,同时是骨相关疾病的重要鉴别诊断方法。
3.消化系统放射性核素显像
(1) 肝静态显像:
肝脏是富含单核-吞噬细胞的脏器,正常肝内均匀分布的库普弗细胞,可迅速摄取静脉注入的90%以上的放射性胶体颗粒(如 99mTc-植酸钠),显示出正常肝实质的均匀的放射性分布图像。当罹患肝病时,病灶对胶体的摄取量明显减少或不显影,显示出放射性稀疏或缺损区,借此可对肝脏的占位病变(癌肿、囊肿、脓肿等)作出定位诊断;还可通过显像图形,了解肝脏的位置、形状和大小,以及鉴别腹部肿块与肝脏的关系等。
(2) 肝动脉灌注和肝血池显像:
以“弹丸”方式静脉注入血池显像剂( 99mTc-红细胞)后,即刻行腹部γ照相,注射后1分钟内可得到肝动脉灌注图像。正常肝脏75%的血液来自门静脉,肝动脉血供仅占25%,故正常人在腹主动脉和脾、肾血管床显像时(称动脉相),肝区影不明显,待6~8秒后大量显像剂经门静脉回流入肝时,才见肝门静脉灌注影像。原发性肝癌多有丰富的肝动脉供血,在动脉相即可见病变局部有放射性充盈,称肝动脉灌注阳性。注射后30分钟到2小时得到肝血池图像。肝囊肿或脓肿的血供差,不见放射性填充;原发性肝癌血供较丰富,可见一定程度的填充,其放射性与周围正常肝相仿;肝海绵状血管瘤血供极丰富,填充程度远超过正常肝组织而显示明显的放射性浓集区,故本法对海绵状血管瘤的诊断符合率明显高于XCT和超声检查,是诊断本病的首选方法。
(3) 肝胆显像:
目前国内常用的肝胆显像剂( 99mTc-EHIDA)能很快被肝细胞摄取,并迅速经胆道系统排至肠道。于静脉注射显像剂后即刻、5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、60分钟(必要时延至2~24小时)进行胸腹部系列显像,根据肝、胆、肠、肾等脏器摄取显像剂的时间和数量,判断肝脏的摄取功能和肝胆系统的排泄功能,可用以诊断梗阻性黄疸的梗阻部位(肝内或肝外)和程度(完全性梗阻或部分梗阻),对鉴别新生儿肝炎和先天性胆道闭锁有特别重要的价值。
(4) 恶性肿瘤显像:
能被肿瘤组织选择性浓集的放射性药品,称为亲肿瘤的阳性显像剂,可使肿瘤部位出现放射性浓集区(又称“热区”)。若在肝静态显像的缺损区见到阳性显像剂的填充现象,即提示恶性肿瘤的可能。目前常用的阳性显像剂有 67Ga-枸橼酸镓, 111In-博来霉素等。近年来国内外均在研制针对肿瘤细胞或相关抗原(如CEA、AFP、CA125等)的多克隆或单克隆抗体显像剂,它们对相应的癌瘤如结肠癌、肝癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤等的阳性显像率可达80%以上。这类新技术是以抗体作为载体,将放射性核素导向肿瘤部位,与肿瘤细胞的相关抗原结合而显示出肿瘤的阳性图像,称之为放射免疫显像。此法目前还难以解决早期诊断问题,但有助于肿瘤转移、复发的诊断及疗效的判断。
4.放射性核素标记药物治疗
放射性核素或其标记物发射出的β粒子能抑制或破坏病变组织,达到治疗目的。由于适当的放射性核素或其标记物能选择性浓聚于病变组织,所以病变部位接受大剂量照射时,正常组织接受的辐射量很低,能够耐受。
主要的有 131I在甲状腺功能亢进、自主甲状腺腺瘤、甲状腺癌转移的运用, 32P在癌性胸腹水和肿瘤切除术后预防性治疗,目前兴起的还有放射免疫治疗,其用放射性核素标记抗肿瘤抗体,待药物注射入体内后,抗体与相应的肿瘤抗原结合,把放射性核素携带到肿瘤部位,利用放射性核素衰变过程中发出的射线损伤肿瘤细胞DNA,最终导致肿瘤细胞生长抑制和坏死。目前经美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准上市的有治疗淋巴瘤的 90Y-ibritu-momab(Zevalin)和 131I-tositumomab (Bexxar),两者的靶抗原都是CD20,治疗晚期肺癌的 131I-chTNT和用于肝癌的利卡汀。
五、肿瘤放射治疗和化学治疗
(一) 放射肿瘤学
1.定义
放射性治疗是针对肿瘤的第二大有效方法,治疗取决于分裂细胞对放射源释放的Χ射线或γ射线的敏感性,随着治疗、设备和计算机辅助技术的不断改进,根除癌细胞同时对周围组织和细胞破坏减少到最低。
放疗能够避免进行外科手术,一般治疗周期为5~8周。放疗的缺点在于会对治疗部位周围的正常组织或细胞产生不同程度的破坏,所以放疗仪必须定位好肿瘤所在位置,要囊括全部肿瘤而将正常组织的暴露减少到最低。单纯放疗对于手术不能根除的皮肤癌、头颈部肿瘤和某些深部癌是有效的,它同时可作为不能实施手术或其他治疗方法肿瘤的姑息性方案。
2.放疗临床实践
影响放疗效果的因素有:肿瘤的组织类型、分化程度、分期及肿瘤部位、患者年龄、营养状况、是否合并并发症。针对不同类型肿瘤需合理选择放射源,治疗深部肿瘤应选择高能X线或 60Co,对于表层肿瘤,首选电子射线治疗,可使肿瘤得到充足剂量,并可保护正常组织。也可使用Kv级X线,但剂量分布不如电子射线。还应注意保护骨组织,避免超量吸收引起骨坏死骨折。放射性治疗的方法可以分为单纯放射治疗和综合治疗,前者针对的主要是根治性放疗和姑息放疗,后者又包括了与手术、化疗、热疗联合的综合治疗。
放射性治疗的剂量取决于肿瘤细胞对射线的敏感性、肿瘤的大小、肿瘤周围正常组织对射线的耐受性等。一般情况下治疗鳞癌需要60~70Gy/6~7周,腺癌需要70Gy/7周以上,未分化癌需要50~60Gy/5~6周。
(二) 肿瘤化学治疗
1.肿瘤化疗地位和原则
化疗的目的是控制全身肿瘤细胞的播散,这种全身性化疗对疾病的控制非常重要,它取决于相应肿瘤类别的转移倾向。一些原发性癌症,特别是起源于造血细胞系如白血病、淋巴瘤或特殊的干细胞瘤,对所选的化学治疗非常敏感,因此即使疾病处于局限阶段首选的仍为化学药物治疗。一些化疗药物如顺铂、氟尿嘧啶(5-FU)联合放疗可产生协同效应,这些放射性敏感的药物在协助放疗远期局限肿瘤生长方面有重要价值。其他化疗药物如蒽环类被认为是放射性对抗,这些药物在患者放疗后立即出现急性放疗不良反应如皮炎、黏膜炎,所以在进行这些药物化疗前应结束放疗的全部周期。
2.化疗的原则
①选择肿瘤敏感药物;②选用毒副作用不同的药物;③联合应用时相特异性和非特异性药物。
3.肿瘤化疗药物分类
(1) 传统分类方法:
①烷化剂:使肿瘤细胞的DNA烷化,干扰复制,包括盐酸氮芥、苯丁酸氮芥、环磷酰胺、异环磷酰胺、美法仑、亚硝脲类、白消安等。②抗代谢药物:这类药物干扰DNA或RNA的合成,包括了甲氨蝶呤、5-FU、阿糖胞苷、吉西他滨、6-巯嘌呤。③抗生素:如多柔比星、放线菌素D、博来霉素、丝裂霉素C、柔红霉素。④植物抗癌药:长春花生物碱(如长春新碱和长春碱)、紫杉烷类(紫杉醇)、鬼臼碱类、三尖杉酯碱类等。⑤癌细胞酶灭活剂:这是一种新型抗癌剂,STI571为酪氨酸激酶的抑制剂,酪氨酸激酶为肿瘤细胞增殖的关键酶,STI571最早发现应用于对抗慢性粒细胞性白血病的费城染色体,同时取得了令人鼓舞的成效。STI571现在逐渐运用到其他癌症的治疗如特殊类型的胃肠道癌、肾癌,可能为乳腺癌和前列腺癌的治疗带来了契机。
(2) 化疗药物的细胞增生动力学分类:
①细胞周期非特异性药物(CCNSA):可杀灭各增殖周期细胞,对细胞的杀伤作用与细胞所处的增生状态无关,不论细胞是否处于增生状态,是否处于增殖周期中都能杀伤细胞,包括传统分类中的多数烷化剂及抗癌抗生素,如盐酸氮芥和丝裂霉素C,对G0期的细胞也有作用。②细胞周期特异性药物(CCSA):只杀伤一代分裂周期中的一部分处于特定阶段的细胞(如S期或M期),可分为作用于有丝分裂期和作用于DNA合成期两类,包括传统分类中的大部分抗代谢和植物抗癌药。
4.化疗适应证
(1) 造血系统恶性肿瘤,对化疗敏感,通过化疗可完全控制甚至根治,如白细胞、多发性骨髓瘤、恶性淋巴癌等。
(2) 化疗效果较好的某些实体瘤,如绒毛膜上皮癌、恶性葡萄胎、生殖细胞肿瘤、卵巢癌、小细胞肺癌等。
(3) 实体瘤的手术切除和局部放疗后的辅助化疗或手术前的辅助化疗,如胃癌、结直肠癌、非小细胞肺癌、乳腺癌等。
(4) 与放疗联合对部分肿瘤进行根治性治疗,包括头颈部肿瘤:鼻咽癌、喉癌、口腔癌等;胸部肿瘤:食管癌、肺癌;腹腔盆腔肿瘤:直肠癌、肛管癌、宫颈癌。
(5) 实体瘤已有广泛或远处转移,不适应手术切除和放疗者;实体瘤手术切除或放疗后复发、播散者,可考虑姑息化疗。
(6) 癌性体腔积液,包括胸腔、心包腔及腹腔采用腔内注射化疗药物;常可使积液控制或消失。
5.化疗一般禁忌证
①白细胞总数低于4.0 × 10 9/L或血小板计数低于80 × 10 9/L者或严重贫血未被纠正者;②一般状况衰竭者(KPS评分< 50分),或有衰竭、高热、严重恶病质状态者;③肝肾功能异常者;④心脏病、心功能障碍者;⑤有严重感染的患者;⑥有骨髓转移的患者;⑦肾上腺皮质功能不全者;⑧精神异常患者不能合作治疗者;⑨食管、胃肠道有穿孔倾向的患者;⑩妊娠妇女可先做人工流产或引产;⑪过敏体质患者应慎重,对所有抗癌药过敏者忌用;⑫有心肌病变的患者,应注意尽量不用阿霉素、柔红霉素及金属类抗癌药;⑬患老年慢性支气管炎的患者应禁用博来霉素、平阳霉素;⑭以往做过多周期化疗、大面积放疗、高龄、有严重并发症等患者慎用或不用化疗。
6.联合抗癌化疗药物
医生针对不同类别肿瘤选择最有效的化疗药物,目前认为联合用药比大剂量单纯用药成效更大,把对肿瘤周围正常组织损伤降到最低的前提下,许多研究正致力于开发适用不同癌症高效、安全的化疗药物。联合用药应注意细胞毒性药物在不同癌症细胞时间和浓度的差异,因为抗癌药物对癌细胞的敏感性与接受药物治疗的时间和浓度密切相关。例如氟尿嘧啶通常需要持续静脉输注数日而美法仑则在短期(有时仅需1小时)高浓度使用疗效明显。同一癌症的不同类型药物的使用时间和浓度不同,胃肠道肿瘤、口腔、喉癌的化疗通常为持续输注数天或数周,对于黑色素瘤短期高浓度化疗则更为有效。
7.姑息性化疗
当癌症播散导致不能实施手术或放疗时化疗成为运用最广泛的抗肿瘤方案,即使化疗药物某种程度上能治疗播散的肿瘤,如使肿瘤体积变小、临床症状缓解,但这种治疗仍是姑息性的,癌症迟早会发展,同时对抗癌药物将更耐受。
姑息性化疗使肿瘤变小、延长患者生存期、改善患者生活质量,同时由于药物不可避免的副作用对于中晚期患者这种治疗是否有利存在争议,医疗工作者应该权衡利弊,与患者及家庭成员沟通,由患者的家人最终决定是否采用这种形式的治疗,如果患者对于这种方案存在质疑,可以实施适当的疗程试验;但如果患者发现治疗太痛苦,治疗方案可以被修改或终止。
8.全身和局部化疗
手术切除及放疗部位较局限,全身化疗通常是简单地将药物静脉输注到(少数口服)患者体内,可以是快速注射也可以是缓慢注射,静脉给药药物可以全身分布,到达所有的癌细胞,但也可能在无癌细胞的部位作用。局部化疗,某些肿瘤因其血供来自特定血管局限在特定部位,这类肿瘤的治疗可在其特定的血管内静注或灌注抗癌药物,首先药物集中在血管周围的组织继而流向全身,达到全身化疗效果,例如肝动脉介入化疗治疗晚期肝癌。还有一种区域血管分离化疗方案又称“闭合泵”,患者全身麻醉,灌注高浓度的化疗药物,因药物集中在肿瘤区域不会流向其他部位从而可降低全身的毒副作用,这种高浓度灌注的方法对于某些黑色素瘤和肢体肉瘤有作用。
化疗药物有时可通过鞘内或内部脑室注射,或胸膜腔内或腹腔内注射,有些甚至可以局部涂抹治疗皮肤癌。
9.化疗副作用
用细胞毒性的抗癌药物对正常组织有杀伤力,化疗药物应在对正常组织和细胞影响最小的前提下最大程度地杀伤癌细胞,相比正常细胞癌细胞因其旺盛的分裂能力对化疗药物敏感,但是某些正常细胞因为分裂速度快也会损伤,如骨髓的造血细胞,表皮细胞、口腔、咽喉、胃肠的黏膜细胞。抗癌药物最严重的急性或短期副作用是血液中白细胞、血小板的减少,将导致感染和出血疾病,输入粒细胞刺激因子或G-CSF、干细胞和骨髓等方法可适当缓解上述情况。因此定期复查血常规以调节用药剂量,其他的副作用还有口腔、咽喉溃疡,恶心呕吐、脱发、肠出血等,这些反应为可逆的,停药后即消失。少数抗癌药物可影响心、肺、肾、中枢神经或外周神经系统,在正常剂量时这些反应不能察觉,需密切关注病情,一旦出现反应立即停药。
局部化疗时周边正常组织的损伤比全身化疗更严重,因此局部化疗药物的灌注需由经验丰富的医师操作完成。

(魏正杰 聂飚)

主要参考文献

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