癌症是什么原理?
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发布时间:2022-04-20 12:12
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时间:2023-08-30 07:57
癌症的原因是一个广为人所关注的问题,自从人类开始认识
癌症以来,已经有多种假说试图揭示癌症的本质,例如最早定义
癌症的古希腊医生希普科伦特就认为癌症像所有其他疾病一样,
是体液失衡的结果,是“黑胆汁忧郁症”的附属物。此后,医学
家们提出了很多其他用以替代这种解释的理论(如体细胞突变、
糖酵解作用加剧等等)。但是只有在生物学研究进入分子水平以
后,我们对癌症才有了全面而深刻的理解。
我们言说癌症,首先需要解决的问题是:什么是癌症?即使
是对这个问题的回答也经历了上千年的时间。首先对癌症作出描
述的是古埃及人,医学史家们确信他们在莎草纸上的记录中已经
有关于良恶性肿瘤的内容。今天英语中carcinoma一词则来自希
腊文karkinos,意指“新生物”。在显微镜进入生物学视野和细
胞学说奠定之前,人们通常不能把癌症和具有某些共同表现的其
他疾病区别开来。在魏尔啸创立细胞病理学后,一代又一代病理
学家对癌症作了大量的观察,总结出了癌症的病理学表现规律,
成为今天临床医生判断的金标准。首先,“癌症”这个名词在一
般意义上可以指代一切恶性肿瘤,但在病理学中却有较为狭窄的
所指——是来源于上皮组织(大多数是被覆于机体体腔表面的组
织,也有构成器官的主要部分的如肝脏等)所有恶性肿瘤的总称,
而对其他组织来源的恶性肿瘤,我们通常称为“肉瘤”(如骨肉
瘤、横纹肌肉瘤等等),此外,还有其他一些恶性肿瘤由于约定
俗成的原因不依从这些命名法则,比如血液系统的恶性肿瘤被称
为白血病,一种淋巴系统的恶性肿瘤被称为Hodgkin病。为方便
起见,本文就用“癌症”这个词来指代恶性肿瘤。总的来说,所
有癌症来源于我们机体的自身细胞,是由这些细胞异常增生所形
成的一些新生物,和正常组织增生所不同的,是这种增生完全不
受机体的*,所产生的新生组织也不具有正常组织的功能,它
最主要活动就是不停的消耗机体的资源,挤占空间并越来越快速
的*增殖。我们已经知道,由于可供机体利用的资源和空间都
是有限的,所以只有在必要的情况时(比如创伤、维护日常活动
中损耗的细胞),特定部位的细胞才会在一些信号的作用下*
增生以满足功能的需要。这些生长信号通常来自其他细胞,并由
一系列传导机制传入靶细胞内部,最终通过改变这些细胞的基因
表达而使其进入*周期。所以,对细胞是如何走向癌变的问题
的解答,必须也只有通过研究它们基因行为的变化才能够得到。
最早发现癌症可能与遗传有关的证据来自于流行病学,早期
的调查发现,在上一辈或同胞亲属中有癌症患者的人中,癌症的
发病率较没有这种家族历史的人更高一些。此后,更在一些多发
性内分泌肿瘤的的家族中发现,其后代成员中有大得多的发生同
类肿瘤的机会,这进一步提示,至少有一些肿瘤是与遗传直接相
关的。但是,同样是流行病学的调查提出,环境因素似乎也与癌
症息息相关,其中可能最早也最著名的一个例子就是1775年由英
国外科医生P.波特所提出的关于烟囱内含物与*癌关系的报道,
他指出,在后来发生*癌的男孩中,多数都曾当过扫烟囱工人。
这之后,其他一些物质也被发现与多种癌症有相当的联系,因此,
在遗传和环境有害物到底谁是癌症的元凶这一问题上曾经发生相
当大的争论。进入20世纪后,另一种新的可能机制开始进入人们
的视线中,这就是病毒。1911年P.鲁斯(Peyton.Rous)在鸡纤
维肉瘤组织中发现了一种病毒,它在培养基中可以使成纤维细胞
发生类似恶性变的转化,在转染正常鸡后也能够导致肿瘤发生。
因此,鲁斯提出,病毒有可能也是人类肿瘤的原因。这样,在可
能的嫌疑犯名单上又多了一个怀疑对象,肿瘤学家们根据个人的
学术背景和爱好在这三种理论中各持一端,陷入一场似乎永远也
无法结束的冗长争论。
20世纪50年代DNA双螺旋模型的建立使生命科学进入了分子
生物学时代,几乎所有生物学科都受到这一划时代发现的影响,
癌症研究也不例外。1958年,两位加州大学伯克利分校的研究人
员首次阐明了鲁斯肉瘤病毒属于逆转录病毒,并进一步发现,之
所以病毒能引发癌症,是由于病毒基因中的片段进入被感染者基
因组中,这种整和最终导致被感染者自身基因行为发生改变而出
现细胞癌变。因此,他们将这种可以引发癌症的病毒基因片段称
为“病毒癌基因”(v-onc),又由于这种基因引起的是鸡纤维
肉瘤,所以它又被命名为“病毒肉瘤基因”(v-src)。这一结
论证实了鲁斯关于病毒可能是癌症原因的假说,为此,1966年,
诺贝尔基金会将当年的生物医学奖金授予鲁斯。但是,后来的研
究并没有更多的支持此类逆转录病毒直接感染导致的肿瘤,所以
直到70年代后期,关于病毒癌基因和癌症之间关系的论断还被很
多人视为一个不成熟的假说。
到1976年,加州大学旧金山分校的毕晓普(Bishop,J.M)和
瓦尔穆斯(Varmus,H.E)在禽类的不同正常细胞中发现了与
v-src具有高度相似性的基因,他们因此猜测这些基因可能也与
癌症有关,并推测或许在更多动物基因中也存在这类片段。进一
步的研究证实了他们的推测,这类基因广泛存在于从鱼到人的几
乎所有脊椎动物细胞中,并且具有相当的相似性。所以,他们把
这类基因称为“细胞癌基因”(c-onc)。这些基因存在的广泛性
和相似性足以说明它们原本就是生物基因组中的正常组成部分,
而病毒癌基因的作用在于进入细胞后激活或改变这些细胞癌基因,
最终导致癌症的发生。嗣后,又有20余钟类似基因被发现,并由
此奠定癌症作为一种与遗传密切相关的疾病的解释过程。毕晓普
和瓦尔穆斯也因为对癌症发生机制的贡献而荣膺1989年诺贝尔生
物医学奖。
在刚刚提出癌症的分子生物学解释的日子里,很多人同样报
着怀疑的态度,其中可能最让人感到不解的问题就是:既然
c-onc 是一类如此“有害”的基因,那为什么没有在漫长的进化之
路上被自然选择所抛弃?随着对细胞信号和细胞周期的认识的加
深,这个问题得到了回答。原来原癌基因所编码的产物多数都是
一些在胚胎期为生长发育所必需的蛋白质,例如前面提到的src
基因就编码一类为生长信号所必需的蛋白酶,这种蛋白酶广泛存
在于各种活细胞中,为生命活动所不可或缺。但是,在成年动物
中,这类基因的表达受到严格控制,其活性一般很低。这种控制
机制在很大程度上又受专门基因产物所控制,这就是后来发现的
“抑癌基因”。早在70年代原癌基因得到确认之前,人们就已经
在细胞实验和流行病调查中发现,存在一些能够抑制细胞转化的
基因表型(表型是遗传学术语,指在多种可能的基因型中表现出
某一特定基因型特点的生物)。1969年的一个实验更肯定的表明,
存在某种可以抑制癌症的基因,在这个实验中,哈里斯(Harris)
将正常细胞与肿瘤细胞进行融合,结果发现,融合产生的杂交细
胞不在表现出肿瘤细胞的特征。进而通过遗传学方法,研究人员
确定了该基因在染色体上的位置,当这个基因被去除后,融合细
胞又重新表现出肿瘤细胞的特点。上世纪的最后10年中,已经有
10余个类似基因被发现,其中最有名的可能就是p53基因了。这
类基因的正常功能就是对抗原癌基因的作用,抑制细胞*。这
些基因功能的丧失理所当然的导致细胞不受*的增长和癌症的
发生。
进化过程中,机体还在其他环节上获得了一些保护性机制以
避免细胞癌变,这些机制中最为人注意的或许要算细胞凋亡
(apoptosis)了。这也就是所谓“细胞自杀”的机制,本质上,
这并非“防癌专用”的机制,在发育、创伤修复等生理过程中,
凋亡现象也普遍存在,通过凋亡,机体去除了不必要的细胞增生,
保证了对资源和空间的最大优化。凋亡过程由基因控制,当一些
表明细胞可能发生异常增生的信号传入后,这些基因被活化,并
指导合成一些具有特异性的蛋白酶,它们通过水解为细胞生存所
必需的结构(如细胞自身的蛋白质骨架、各种膜性结构等)使细
胞死亡。另一个防御机制来源于对细胞*次数的*,这就是
端粒的作用。它位于染色体的末端,具有维持染色体稳定的功能,
当细胞周期中每进行进行一次染色体复制时,端粒就会缩短一点,
直到最后缩短到一个对其功能来说已经无法维持的长度时,细胞
就进入最终死亡的衰老时期。因此,在端粒的这种调节功能能够
正常发挥的情况下,即使出现不恰当的细胞生长,也不会导致癌
症。但是,如果细胞发展出能够避免端粒缩短的机制,则势必能
够逃脱这种对其生命极限的控制--癌细胞也的确如此而行,它们
通过产生端粒酶作到了这一点。端粒酶在*中代替了通常会被
缩短的端粒而使后者的完整性得到维持,癌细胞因而成为永生的
细胞。
到20世纪的最后几年中,我们终于有了一个统一和明晰的理
论来概括癌症发生的机制。总起来说,癌症的发生是一个多阶段
逐步演变的过程,细胞通过一系列进行性的改变而向恶性发展。
在这一过程中,常积累多种基因改变,其中既有原癌基因的激活
和高表达的发生,也有抑癌基因和凋亡基因的失活,还涉及大量
细胞周期调节基因功能的改变。这一过程可以由于先天遗传的缺
陷而较早发生(即源于遗传种系细胞的癌症),也可由于后天的
各种环境因素作用导致体细胞基因突变而在生命的较晚时期发生
(此类通常更为多见)。因此,将癌症的发生人为划分为启动期、
促进期和发展期。由于需要积累的突变涉及很多基因,因此,这
个癌症进展的过程一般长达数年到数十年。
通过上述的讨论,我们可以发现,癌症的本质实际上已经被
归结为各种原因引起的基因结构和功能的异常,各种环境和外源
性因素的影响最终会体现为基因的改变,这一理论框架已经成为
今日肿瘤研究中广为接受的研究基础和开发新的治疗药物和方法
的着眼点。
热心网友
时间:2023-08-30 07:58
细胞异常增殖,是长期的多因素造成的分阶段过程,单个基因的改变不能引起细胞的完全恶性转化,需多个癌基因的作用
热心网友
时间:2023-08-30 07:58
癌症是怎么来的??
热心网友
时间:2023-08-30 07:59
讲的这么复杂,对癌症患者来说是一堆废话。
没有人是为了关注原理而关注的,要的是具体的解决方案,不是吗?
热心网友
时间:2023-08-30 07:59
简单的说就是 细胞不停的复制