病理学/影响肿瘤发生、发展的内在因素及其作用机制

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肿瘤发生和发展是一个十分复杂的问题,除了外界致癌因素的作用外,机体的内在因素也起着重要作用,后者包括宿主肿瘤反应,以及肿瘤对宿主的影响。这些内在因素是复杂的,许多问题至今尚未明了,还有待进一步研究。机体的内在因素可分为以下几方面;

1.遗传因素 人类肿瘤是否有遗传性,以及遗传因素在人类肿瘤的发生上究竟起多大的作用?这是人们普遍关注并不断深入研究的课题。根据一些高癌家族系谱的分析,有以下几种不同情况:

(1) 呈常染色显性遗传的肿瘤:如视网膜母细胞瘤肾母细胞瘤肾上腺神经节神经母细胞瘤等。一些癌前疾病,如结肠多发性腺瘤性息肉症、神经纤维瘤病等本身 不是恶性肿瘤,但恶变率极高,有100%的结肠家族性多发性腺瘤性息肉病的病例在50岁以前发生恶变,成为多发性结肠腺癌。这些肿瘤和癌前疾病都属单基因 遗传,以常染色体显性遗传的规律出现。其特点为早年(儿童期)发病,肿瘤呈多发性,常累及双侧器官。

(2)呈常染色体隐性遗传的遗传综合 征:如患Bloom综合征(先天性毛细血管扩张红斑生长发育障碍)时易发生白血病及其他恶性肿瘤;毛细血管扩张性共济失调症患者多发生急性白血病和淋 巴瘤;着色性干皮病患者经紫外光照射后易患皮肤基底细胞癌、磷状细胞癌或黑色素瘤。这些肿瘤易感性高的人常伴有某种遗传缺陷,如免疫缺陷染色体缺陷和内 切酶等的缺陷。

(3)遗传因素与环境因素在肿瘤发生中起协同作用,而环境因素更为重要,决定这类肿瘤的遗传因素是属于多基因的。目前发现不少常见肿瘤有家族史,如乳腺癌、胃肠癌、食管癌肝癌鼻咽癌、白血病、子宫内膜癌前列腺癌、黑色素瘤等。

总 的说来不同的肿瘤可能有不同遗传传递方式,真正直接遗传的只是少数不常见的肿瘤。遗传因素在大多数肿瘤发生中的作用是对致癌因子的易感性或倾向性。 Kundson(1974)提出二次突变假说(two hit hypothesis)来解释遗传性损害在肿瘤发生中作用。以现代分子生物学的术语来描述这一假说是:以视网膜母细胞瘤例,Rb基因定位于染色体 13q14,只有两条同源染色体上的Rb等位基因都被灭活,即需经两次突变后,才能使肿瘤发生。在家族性视网膜母细胞瘤患儿基因组中已经存在一个从父母得 到的有缺陷的Rb基因拷贝,另一个Rb基因拷贝正常的(杂合型),因而只要再有一次体细胞突变,即可形成肿瘤(纯合型)。这种家族性视网膜母细胞瘤的患儿 年龄小,双侧发病的较多。而在散发性的视网膜母细胞瘤的患儿,由于其两个正常的Rb等位基因都要通过体细胞突变而失活才能发病,故出现这种病例的可能性只 有家族性的万分之一,而且发病较晚,多为单侧。

2.宿主对肿瘤的反应——肿瘤免疫恶性转化是由于遗传基 因的改变引起的。有些异常基因表达蛋白可引起免疫系统的反应,从而使机体能消灭这些“非已”的转化细胞。如果没有这种免疫监视机制,则肿瘤的发生要比实 际上出现的多得多。关于肿瘤免疫的研究不仅对肿瘤的发生有重要的意义。而且为肿瘤的免疫治疗指出了方向。

(1)肿瘤抗原:引起机体免疫反应的肿瘤抗原可分为两类:①只存在于肿瘤细胞而不存在于正常细胞的肿瘤特异性抗原;②存在于肿瘤细胞和某些正常细胞的肿瘤相关抗原

尽 管在肿瘤特异性抗原的研究上花费了大量的时间和精力,企图寻找某种肿瘤的特异性抗原。但是现已在化学致癌的动物模型中发现,肿瘤特异性抗原是个体独特的, 即不同个体中同一种致癌物诱发的同一组织学类型的肿瘤有不同的特异性抗原。因此用检测某种肿瘤特异性抗原来诊断或用某抗体来治疗某些肿瘤的可能性在目前尚 不存在。肿瘤特异性抗原的个体独特性的原因是,癌变癌基因发生突变的随机性引起异常蛋白的随机出现,因而无法产生特定的针对某一类肿瘤的抗原

肿 瘤相关抗原在肿瘤中的表达,推测与遗传因素的改变有关。它们又可分为两类:肿瘤胚胎抗原和肿瘤分化抗原。前者在正常情况下出现在发育中的胚胎组织而不见于 成熟组织,但可见于癌变组织。例如在胚胎肝细胞和肝细胞性肝癌中出现的甲胎蛋白以及在胚胎组织和结肠癌中出现的癌胚抗原。后者是指肿瘤细胞具有的与分化程 度有关的某些抗原。例如前列腺特异抗原见于正常前列腺上皮和前列腺癌细胞。肿瘤相关抗原在有关肿瘤的诊断上是有用的标记,也可用此制备抗体,用于肿瘤的免 疫治疗。

(2)抗肿瘤的免疫效应机制:肿瘤免疫反应以细胞免疫为主,体液免疫为辅。参加细胞免疫的效应细胞主要有细胞毒性T细胞 (CTL)、自然杀伤细胞(NK)和巨噬细胞抗肿瘤免疫的机制如图7-21所示。CTL被白细胞介素2(IL-2)激活后可以通过其T细胞受识别瘤细胞 上的人类主要组织相容性复合体(major histocompatibility compolex,MHC)I型分子而释放某些溶解酶将瘤细胞杀灭。CTL的保护作用在对抗病毒所致的肿瘤(如EBV引起的伯基特淋巴瘤和HPV导致的肿 瘤)时特别明显。NK细胞是不需要预先致敏的、能杀伤肿瘤细胞的淋巴细胞。由IL-2激活后,NK细胞可以溶解多种人体肿瘤细胞,其中有些并不引起T细胞 的免疫反应,因此NK细胞是抗肿瘤免疫的第一线的抵抗力量。NK细胞识别靶细胞的机制可能是通过NK细胞受体和抗体介导的细胞毒作用(antibody- dependent cellular cytotoxicity,ADCC)。巨噬细胞在抗肿瘤反应中是与T细胞协同作用的:T细胞产生的α-干扰素可激活巨噬细胞,而巨噬细胞产生的肿瘤坏死 因子(TNF-α)和活性氧化代谢产物在溶解瘤细胞中起主要作用。此外巨噬细胞的Fc受体还可与肿瘤细胞表面的IgG结合,通过ADCC杀伤肿瘤细胞。体 液免疫参加抗肿瘤反应的机制主要是激活补体和介导NK细胞参加的ADCC。

抗肿瘤免疫的细胞效应机制


图7-21 抗肿瘤免疫的细胞效应机制

CTL:细胞毒性T淋巴细胞 NK:自然杀伤细胞 IFN-γ:γ-干扰素 TNF-α:肿瘤坏死因子α IL-2:白细胞介素2 MHCI:主要组织相容性复合体Ⅰ型分子

(3) 免疫监视:免疫监视机制在抗肿瘤中的作用的最有力的证据是,在免疫缺陷病患者和接受免疫抑制治疗的病人中,恶性肿瘤的发病率明显增加。先天性免疫缺陷病 (如X-性联无γ球蛋白血症)的病人有5%发生恶性肿瘤,这比对照组高出200倍。在器官移植的受者和AIDS患者中发生淋巴瘤的可能也大大增加。恶性肿 瘤患者随着病程的发展和病情恶化每伴有免疫功能普遍下降,这在晚期患者尤为突出。相反,有些肿瘤,如神经母细胞瘤恶性黑色素瘤绒毛膜上皮癌等肿瘤患 者,由于机体免疫功能增高,肿瘤可发生自发消退。但大多数恶性肿瘤乃发生于免疫功能正常的人群,这些肿瘤能逃脱免疫系统的监视并破坏机体的免疫系统,其机 制还不甚清楚,可能与下列因素有关:①在肿瘤生长过程中,具有较强抗原性亚克隆被免疫系统消灭,而无抗原性的或者抗原性弱的亚克隆则生长成肿 瘤;②CTL攻击肿瘤细胞时要识别瘤细胞膜上的Ⅰ型MHC抗原,故肿瘤细胞MHC抗原表达的丧失或减少,会使瘤细胞避开CTL的攻击;③许多致癌因素同时 也抑制宿主的免疫反应,如化学致癌物和电离辐射等;④肿瘤产物也可以抑制免疫反应,如由许多肿瘤分泌的转化生长因子β(TGF-β)就是一种潜在免疫抑制 剂;⑤肿瘤引发的有些免疫反应,如抑制性T细胞的激活,本身就可抑制对肿瘤的免疫反应。

(4)肿瘤的免疫治疗:免疫治疗旨在通过替换免疫系 统中的受到抑制的成分,或者刺激内源性的反应来增加机体的抗肿瘤能力。目前有三种主要的方法。①继承性细胞治疗:先将病人的周围血淋巴细胞与IL-2一起 孵育,然后将产生的淋巴激肽激活杀伤细胞(lymphokine-activated killer cell,LAK细胞,主要由NK细胞组成)再输回病人;或者将从病人切除的肿瘤组织中的淋巴细胞(主要是CTL)在体外与IL-2一起培养后再输回病 人。这两种治疗方法的效果还有待于评价;②细胞激肽治疗:主要是用IL-1,IFN-α、γ、TNF-α等细胞激肽与其它治疗方法一起用于抗癌,目前疗效 最好的是INF-α对毛细胞白血病的治疗;③抗体治疗:目前的兴趣集中在用抗肿瘤相关抗原的单克隆抗体细胞毒素结合后制成的“免疫毒素”来治疗肿瘤,这 种“魔弹”的疗效正在观察中。

3.其它与肿瘤发病学有关的因素

(1)内分泌因素:内分泌 紊乱与某些器官肿瘤的发生发展有密切的关系,如乳腺癌的发生发展可能与患者体内雌激素水平过高或雌激素受体的异常有关。乳腺癌在妊娠期哺乳期发展得特别 快,切除卵巢或用雌激素治疗可使肿瘤明显缩小。此外,激素与恶性肿瘤的转移及扩散也有一定的关系,如垂体前叶激素可促进肿瘤的生长和转移;肾上腺皮质激素 对某些造血系统的恶性肿瘤有抑制其生长和转移的作用。

(2)性别和年龄因素:肿瘤的发生在性别上有很大的差异,除生殖器官肿瘤及乳腺癌在女 性明显较多见外,胆囊甲状腺膀胱等器官的肿瘤也是女性多于男性。肺癌、食管癌、肝癌、胃癌、鼻咽癌和结肠癌等则以男性为多见。性别上的这种差异,其原 因除一部分与女性激素有关外,主要是可能与男女的性染色体的不同和某一性别较多地接受某种致癌因子的作用有关。

年龄在肿瘤的发病上也有一定的意义。一般来说,肿瘤的发生随年龄的增大而增加,这可用体细胞突变累积来解释。而多见于幼儿和儿童的肿瘤,常与遗传性的基因损害有关,如视网膜母细胞瘤、肾母细胞瘤和神经母细胞瘤等。

(3) 种族和地理因素:某些肿瘤在不同种族或地区中的发生率有相当大的差别,如欧美国家的乳腺癌年死亡率是日本的4~5倍,而日本的胃癌年死亡率比美国高7倍。 在我国广东、四川和香港、新加坡等地广东人中,鼻咽癌相当常见而且发病年龄较轻。这说明肿瘤与种族有一定的关系。但是也有移民材料说明移居美国的华侨和日 侨中,胃癌的发生率在第三代已有明显的下降。因此地理和生活习惯可能也起到一定的作用。

综上所述,随着分子生物学的发展,近年来对于肿瘤的 病因与发病机制的研究有了很大的进展。但是肿瘤的发生发展是异常复杂的,目前了解的只是一角,还有许多未知的领域。但以下几点是迄今比较肯定的:①肿瘤从 遗传学上的角度上来说是一种基因病。②肿瘤的形成是瘤细胞单克隆性扩增的结果。③环境的和遗传的致癌因素引起的细胞遗传物质(DNA)改变的主要靶基因是 原癌基因和和肿瘤抑制基因。原癌基因的激活和(或)肿瘤抑制基因的失活可导致细胞的恶性转化。④肿瘤的发生不只是单个基因突变的结果,而是一个长期的、分 阶段的、多种基因突变积累的过程。⑤机体的免疫监视体系在防止肿瘤发生上起重要作用,肿瘤的发生是免疫监视功能丧失的结果。

32 环境致癌因素及其致癌机制 | 心血管疾病 32
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