3.肿瘤学概要

肿瘤学概要 内容简介 近年来，人们越来越清楚地认识到，恶性肿瘤是危害健康的重要疾病。恶性肿瘤的发现可以追 溯到 3000 年前，但是现代肿瘤学的建立则主要是在显微镜应用后才逐渐形成其目前的框架。 随着现代医学理论与技术的进步，已经有 30%以上的恶性肿瘤有可能得到根治，但是癌症依然 与病毒性疾病以及老年性疾病并列为人类健康的三大杀手。以我国为例，自 20 世纪 70 年代以 来，癌症死亡人数在中国一直呈持续增长趋势。20 世纪 70 年代每年死于癌症的人数为 70 万， 到 90 年代达到 117 万，而到 21 世纪初已达到 150 万。目前癌症死亡己位居各类死因的第一 位，尤以西部和农村地区增长明显。 第一篇 绪论 第一节 综述 近年来，人们越来越清楚地认识到，恶性肿瘤是危害健康的重要疾病。恶性肿瘤的发现可以追 溯到 3000 年前，但是现代肿瘤学的建立则主要是在显微镜应用后才逐渐形成其目前的框架。 随着现代医学理论与技术的进步，已经有 30%以上的恶性肿瘤有可能得到根治，但是癌症依然 与病毒性疾病以及老年性疾病并列为人类健康的三大杀手。以我国为例，自 20 世纪 70 年代以 来，癌症死亡人数在中国一直呈持续增长趋势。20 世纪 70 年代每年死于癌症的人数为 70 万， 到 90 年代达到 117 万，而到 21 世纪初已达到 150 万。目前癌症死亡己位居各类死因的第一 位，尤以西部和农村地区增长明显。 所谓肿瘤，是一种细胞的异常增生。这种异常的增生除了表现为肿瘤本身的持续生长外，在恶 性肿瘤还表现为对邻近正常组织的侵犯和经血管，淋巴管和体腔转移到身体其他部位，而这种 转移往往是肿瘤致死的原因。上皮组织来源的恶性肿瘤一一“癌“ ，以血运转移多见; 而来源于间 叶组织的恶性肿瘤一一“肉瘤“ 则以淋巴道转移为主。由于肿瘤细胞的“前身“ 是正常细胞，故两者 的形态和功能有类似之处，即为肿瘤细胞的分化程度;但肿瘤细胞又不同于正常细胞，表现在一 些低分化的肿瘤细胞表达特异性的抗原并具有内分泌功能，临床上利用肿瘤的这些特点对其进 行诊断和治疗。 第二节 流行病学 据统计，在我国男性发病前十位的恶性肿瘤中，肺癌、肾癌、大肠癌和脑瘤呈上升趋势，其中 肾癌升幅最大，累计上升 111.72%;食管癌、胃癌、肝癌则出现了下降趋势，其中食管癌降幅最 大。而女性发病前十位的恶性肿瘤中，膜腺癌、乳腺癌、肺癌和卵巢癌发病率呈上升趋势，其 中膜腺癌上升幅度最大;呈下降趋势的有宫颈癌、食管癌、胃癌和肝癌，其中，宫颈癌下降幅度 最大。但近年来在一些地区，年轻人宫颈癌发病率也呈现了上升趋势，值得重视。虽然部分肿 瘤发病率下降，但我国肿瘤总体发病率依然继续走高。现在，肺癌仍居我国癌症第一杀手的位 置，女性乳腺癌增长迅速，将成为威胁我国女性健康的第一杀手，其次为肺癌、大肠癌、肝癌 和卵巢癌。 病因预防是降低发病率的最重要方法之一，即确定影响恶性肿瘤发生的危险因素，寻找易感人 群。肿瘤发病率的变化主要受人口年龄结构、营养、遗传、环境、生活方式和经济水平、教育 程度等多方面因素影响，其中，吸烟、肥胖、糖尿病、病毒感染、不健康的饮食习惯更是首当 其冲的原因。可见肿瘤是一种生活方式病，只要杜绝了不良生活习惯，便能做到对肿瘤的有效 预防。此外，对肿瘤致病因素的研究已达到现场、临床与实验室相结合，部分病因研究工作已 经深入到分子水平。总之，对肿瘤的一级和二级预防应当是现阶段人类控制肿瘤最有效和最重 要的手段。 第三节 发病机制 近年来，根据在多种肿瘤中进行的发病机制研究，科学家们总结认为细胞的癌变始于单个细胞， 其过程可分为三个阶段，即启动、促进和演进阶段。这三个阶段是在机体内在因素与外界因素 联合作用下，细胞中基因改变并积累而逐渐形成的。癌变分子机制主要包括:癌基因 (oncogene)激活、过度表达;抑癌基因突变、丢失;微卫星不稳定( MSI)，出现核昔酸异常的 串联重复(1-6 个碱基重复序列)分布于基因组;修复相关基因功能丧失，如错配修复基因突变， 该组修复 DNA 损伤的基因一旦发生突变，导致细胞遗传不稳定或致肿瘤易感性增加; 凋亡机 制障碍;端粒酶(telomerase)过度表达;信号转导调控紊乱 ;浸润转移相关分子等机制。目前， 已知的癌基因较多，抑癌基因也有十余个，错配修复基因则主要有 6 个 (hMSH2，hMSH3 、hMSH6、出 1LHl、hPMSl 和 hPMS2)。随着细胞内外信号传递系统研究 的不断深入，肿瘤的形成和发病机制在不久的将来一定能够得到更为清晰的阐述。 第四节 肿瘤的诊断和治疗 恶性肿瘤的诊断，是临床查体，实验室化验，影像学观测与病理检查等多元化多手段诊断的统 一。近年来影像学的发展，使 CLMRl、PET 等检查技术越来越广泛地被用于临床肿瘤学的诊断。 而随着人们认识到某些低分化肿瘤能够特异性表达特定的癌胚抗原并分泌一些特异的激素，肿 瘤标记物的测定在肿瘤诊断过程中也越来越为临床医师所倚重。虽然基因芯片(gene chips)、纳 米检测、PCR 技术等基因检测手段可以反映肿瘤组织中一些特定基因的变化，但是其较低的特 异性和灵敏度及极高的检测成本制约了肿瘤诊断水平的进一步提高。因此，在未来的肿瘤诊断 发展道路上，需要寻找特异性强、灵敏度高的分子和免疫诊断及预后指标。通过各种基因表达 谱的研究将目前临床上常用的口创分期发展成为 TNMG 分期(G 代表基因的变异) ，将是未来肿 瘤诊断学研究的一个方向。 长期以来，人们错误地认为肿瘤是不治之症。外科手术是第一个明显改变各种肿瘤病程的治疗 方法。现代肿瘤治疗手段已经由过去的单纯手术方式为主过渡到外科手术-化学治疗.放射治疗 相结合的综合治疗方式。虽然新的治疗方式不断涌现，不过这种综合治疗方式在相当长的时间 仍将作为一种基本的治疗手段。其中，外科作为最经典的肿瘤治疗手段，其发展趋势将是在强 调完整切除肿瘤病灶的同时兼顾手术对患者生活质量及心理因素的影响，微创治疗将作为一个 新的发展方向。化学治疗领域中新型药物的开发是将来肿瘤治疗获得突破的一个关键点。随着 肿瘤发生发展分子机制的阐明，一些肿瘤细胞特异性的分子靶点将成为筛选特效抗癌药物的过 滤器，该类药物不会对正常细胞进行攻击，从而降低了一直以来困扰医师与患者的化疗副作用， 这一特性不仅能够使该类药物在临床大剂量使用，还可降低患者化疗的辅助治疗成本。放射治 疗在机制研究，设备制造和治疗效果方面均有巨大的进步，成为该综合治疗手段中不可或缺的 一环，积极发展术中放疗，减少放疗对正常组织的损害以及增加放疗适应证是放疗发展的三大 方向。以免疫治疗和基因治疗为代表的肿瘤生物治疗近年来迅猛发展。随着一些具有较强杀伤 力的目的基因的发现及高效选择性递药载体的构建成功，基因治疗正在悄然成为肿瘤治疗的第 四大常规手段，因为该治疗方式可以特异性地针对肿瘤组织内特定的变异基因进行修复或通过 促进程序性细胞死亡直接杀伤肿瘤细胞。无论是诊断技术的进步还是治疗手段的发展，从根本 改善肿瘤患者预后的依然是“三早“，即早发现，早诊断，早治疗。在这个三位一体、缺一不可 的诊疗过程中，如何及时的预测肿瘤的转移和复发并采取相应及时的防治措施，值得深入研究。 第二篇 肿瘤的病因与发病机制 第一章 肿瘤的发病危险因素 第一节 肿瘤的发病危险因素简介 肿瘤的发生是经过多因素参与的多阶段病理过程，肿瘤发病的危险因素包括环境因素和遗传因 素，其中环境因素又分为化学因素、物理因素和生物因素。目前认为引起恶性肿瘤发生的原因 中，85%以上是包括生活方式在内的环境因素，大多数肿瘤的发生是环境致病因素累积暴露的 结果。 第二节 环境因素 环境因素包括化学因素、物理因素和生物因素。其中化学因素是最主要的肿瘤危险因素，主要 包括皖化剂类、多环芳怪类、芳香胶类、偶氮染料、亚硝基化合物等几类化学致癌物。物理因 素包括各种电离辐射、紫外线、热辐射、强电磁场、机械剌激、石棉等。生物因素包括细菌、 真菌、病毒及寄生虫。 一、化学致癌物 化学致癌物的分类目前认为凡是能引起人或动物肿瘤形成的化学物质称为化学致癌物(chemical carcinogen)。近年来研究发现，对动物有致癌作用的化学物质达 2000 多种，其中有些与人类 肿瘤的形成有关。 根据化学致癌物的作用方式可将其分为直接致癌物、间接致癌物、促癌物三大类。直接致癌物 是指化学物质进人机体后能与体内细胞直接作用，不需代谢活化就能诱导正常细胞的癌变。间 接致癌物是指化学物质进入机体后需经过体内氧化酶活化才具有致癌作用。促癌物是指单独作 用于机体无致癌作用，但能促进其他致癌物诱发肿瘤形成的一类化学物质。 二、物理因素 物理因素的范围很广，包括各种波段的电磁波、紫外线、热辐射、机械剌激等。电离辐射是最 主要的物理性致癌因素，主要包括以短波和高频为特征的电磁波辐射及电子、质子、中子等的 辐射。 长期暴露于放射性钻、氨、铀或其他放射性粉尘的矿工，肺癌发病率明显增高;第二次世界大战 后原子弹爆炸幸存者和接受 X 射线治疗的患者白血病的患病率明显增高。电离辐射造成损伤的 机制主要是产生电离，形成自由基。自由基的性质非常活跃，可以造成 DNA 单链断裂及碱基 结构改变。此外，紫外线照射能诱发人体面部、手背等阳光照射部位的皮肤癌。 三、生物因素 生物因素包括细菌、真菌、病毒及寄生虫。细菌和真菌本身是否具有致癌作用至今尚无定论。 大量的流行病学证据表明，幽门螺杆菌(Helicobacter pylori， H. pylori)感染与胃腺癌的发生密 切相关，感染者与非感染者相比，发生胃癌的危险性明显增高。 尽管病毒与人类恶性肿瘤的病因学关系尚未完全阐明，但有越来越多的证据表明某些病毒确实 与人类某些恶性肿瘤有关，如 EB 病毒感染与鼻咽癌、乙肝病毒(hepatitis B virus，HBV)感染 与肝癌，特别是近年来已明确人类乳头瘤病毒(human papillomavirus， HPV)感染是宫颈癌的 病因，极大地丰富了人们对病毒感染与恶性肿瘤关系 的认识。 寄生虫感染与肿瘤发病的关系早在 1900 年就被发现，人们观察到埃及膀脱癌的发生与当地血 吸虫病的流行并存，现已有证据表明埃及血吸虫感染与膀脱癌的高发有关。此外，在非洲大陆， 在疾的流行疫区伴随伯基特淋巴瘤的高发，现在认为很可能是症原虫感染过程中伴有 EB 病毒 感染所致。 第三节 遗传因素 目前认为，环境因素是肿瘤发生的始动因素，而个人的遗传特征决定肿瘤的易感性。通过对遗 传性或家族性肿瘤综合征的研究，人们已经鉴定出一些符合孟德尔遗传定律的高外显度的肿瘤 致病基因，因为这些基因处于癌变通路上，所以其胚细胞突变携带者具有很高的患癌风险。然 而，事实上遗传性肿瘤只占极少部分，大部分人类肿瘤起因于环境致病因素的作用，是基因? 环境因素交互作用的结果。 第二章 肿瘤预防 第一节 肿瘤预防简介 肿瘤预防包括人群筛查、早期诊断、健康教育、行为干预、化学预防、康复治疗等众多方面。 肿瘤预防分为三级: 一级预防:即病因预防，针对危险因素进行干预。如对某一高风险人群中进行有针对性的干预， 去除某些致病因素以达到降低肿瘤发病率的目的。 二级预防:即肿瘤的早期发现、早期诊断和早期治疗，以提高治愈率和生存率，减少死亡率。 三级预防:是指通过临床治疗、康复和姑息治疗以减轻患者痛苦、提高生存质量和延长生命的措 施。 第二节 肿瘤的三级预防 一、一级预防 针对比较明确的致癌因素采取积极性预防措施，能有效地控制和消除致癌的主要危险因素。 控制危险因素是癌症预防的重点。肿瘤发病趋势的变化与人类生活方式包括饮食、吸烟、饮酒、 感染等因素的改变直接相关，尤其是在发展中国家，由于城市化进程的加快，与饮食习惯密切 相关的肿瘤发病率明显上升。现在公认引起人类肿瘤发生的原因中，85%以上是包括生活方式 在内的环境因素。因此，可通过降低这些危险因素的暴露达到抑制和降低肿瘤发生的目的。 此外，通过改变不良的生活方式、合理膳食、加强体育锻炼等，对预防肿瘤，改善人类健康也 具有十分重要的意义。如控制吸烟、适量饮酒、消除过度紧张、注意营养平衡，减少脂肪、胆 固醇摄入量，多吃富含维生素 A、C 卫和纤维素的食物，不吃霉变、过咸或过热的事物等。 二、二级预防 二级预防主要是通过简便可行的筛查和早期诊断，对高危人群进行预防性筛检，积极治疗癌前 病变，阻断癌变发生，做到早期发现、早期诊断、早期治疗。 目前常见的包括:HPV 感染的检测及宫颈脱落细胞涂片检查筛检宫颈癌，乳腺自检及 X 线检查 筛检乳腺癌，大便潜血、胆门指诊、结肠镜检查筛检结直肠癌，血清前列腺特异性抗原检测前 列腺癌等。此外，虽然胃癌尚无标准规范的筛检方案，但在世界部分胃癌高发区，胃癌的筛查 不断取得进展，其中以日本最为显著。自 20 世纪 50 年代日本就开展了大规模的胃癌筛查，近 10 年来由于内镜技术的改善和普及，胃癌早诊率已超过 50%。我国自 20 世纪 70 年代未，在 胃癌高发地区和高危人群中用不同方法对大约 9 万余人进行了 胃癌筛查，共检出胃癌 400 余 例，其中早期胃癌占 27.8%-71.0%。 三、三级预防 三级预防主要是通过现有的医疗技术和手段对患者进行合理治疗，同时通过康复和姑息治疗以 减轻患者痛苦、提高生存质量、延长生命。 由于人类对于肿瘤复杂的生物学行为仍缺乏足够的认识，治疗方案仍有相当的盲目性，普遍存 在过度治疗的问题。因此，随着现代诊治水平的不断提高及对肿瘤发病机制研究的不断深人， 应积极倡导综合治疗和个体化治疗，积极开展对肿瘤患者的康复和姑息治疗，以减少患者痛苦， 提高肿瘤患者生存质量。 第三节 肿瘤的化学干预 肿瘤化学预防(cancer chemoprevention)是肿瘤预防的重要组成部分。化学预防也称化学干预 (chemointervention)，是指利用某些天然的或人工合成的化合物对肿瘤发生的过程进行抑制、 逆转或预防，并将明确的研究成果在健康人群中推广应用，最终达到降低肿瘤发病和死亡的目 的。 常见的肿瘤化学干预剂包括:非甾体抗炎药、维生素 C、维生素 E、他莫昔芬类化合物等。 NSAIDs 一般分为两大类，非选择性抑制剂和选择性 COX-2 抑制剂。非选择性抑制剂以阿司匹 林为代表，选择性 COX-2 抑制剂以塞来苦布为代表。目前应用 COX-2 抑制剂进行的干预试验 主要是针对结直肠癌和胃癌，多项干预试验证明 COX-2 抑制剂能明显降低家族性腺瘤息肉 (FAP)患者息肉的大小和数目，进而降低结肠癌的发病率。 流行病学研究发现，血清维生素 C 或维生素 E 水平低的人群更容易发生胃、膀脱、肺及胰腺的 肿瘤。20 世纪 80 年代，中国医学科学院肿瘤研究所与美国国立癌症研究所(NCI)合作，对河南 省林县食管癌高发区的 2 万人群进行营养干预，干预措施包括服用维生素 E 和胡萝卡素。五年 之后与对照组人群相比，干预组人群总癌死亡率下降 13%，食管癌死亡率下降 4%，胃癌死亡 率下降 21%。然而，目前多数营养素干预试验没有观察到明显效果。 他莫昔芬是一类选择性雌激素受体拮抗剂，可预防乳腺癌转移并对早期乳腺癌有辅助治疗作用。 他莫昔芬( Tamoxifen)是他莫苦芬类化合物的主要代表，目前在各种临床试验中均观察到用 Tamoxifen 治疗可以降低乳腺导管原位癌和非浸润性乳腺癌复发的危险性，而且可明显减少对 侧乳腺发生癌变的危险性。 第三章 癌基因与抑癌基因 第一节 癌基因与抑癌基因简介 癌基因(Oncogene)与抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)的发现在肿瘤研究史上具有划时代的 意义，是人类在癌症的病因学研究上认识不断丰富完善的结果，也是人们开始从分子水平认识 肿瘤的重要标志。 第二节 癌基因 早在 1911 年，Peyton Rous 发现通过鸡肉瘤组织接种可使健康鸡发生肿瘤，继而他又发现将 鸡肉瘤组织的元细胞滤液注射到健康鸡体内也能使鸡产生肉瘤，几十年后，他证实了能使健康 鸡产生肿瘤的病原体为罗氏肉瘤病毒(ROllSS sarcoma virus，RSV)，他本人也因此获得 1966 年的诺贝尔奖。1970 年 Temin 和 Baltimore 证实 RSV 是一种反转录病毒并获得 1975 年诺贝 尔奖。同年，Varmus 和 Bishop 研究小 组分别从 RSV 中分离获得了第一个癌基因 src，但接 下来的工作却大大超出人们的预料。他们用 src 的 cDNA 和其他基因组 DNA 杂交，发现 src 的 同源物普遍存在于动物细胞中，并从动物细胞 中克隆获得了 src 基因。这个发现对此前人们认 为癌基因只是存在于病毒体内的学说无疑是具有颠覆性的挑战。随后的研究很快发现，细胞中 固有的原癌基因无需病毒参与就可以直接突变为癌基因。不管是理化诱变，还是病毒感染，最 终都可导致正常细胞内出现变异的癌基因，而这癌基因归根结底都来自于细胞中固有的原癌基 因，只是活性不同罢了。 原癌基因是细胞中广泛存在的一类基因，其表达产物是控制细胞生长、分化和信息传递的正常 组分。原癌基因在受到某些生物、理化等因素作用下，在数量、结构或位置发生异常时则可成 为癌基因，导致肿瘤的发生。 癌基因在肿瘤诊断治疗中的作用 (一)有助于对肿瘤的诊断 既然癌基因参与了肿瘤的发生及发展过程，从理论上讲，对癌基因的检测就有助于对肿瘤的诊 断。如前所述，Ras 基因在很多肿瘤中存在突变，因此对 Ras 基因突变的检测，有助于对某些 肿瘤的诊断。膜腺癌是 Ras 基因突变率很高的肿瘤，并且 K-ras 基因突变发生在膜腺癌的早期， 因此对血浆 DNA 中 K-ras 突变的检测对膜腺癌具有一定的诊断价值，并可能成为判断膜腺癌患 者预后的指标。又如，在大肠癌患者的粪便、肺癌患者的痰标本中也可以检测到 Ras 基因的突 变。但需要说明的是，目前这些检测尚属于研究阶段，而且仅依靠对这些指标的检测是远远不 够的，必须结合其他临床指标综合考虑才更有意义。令人振奋的是，白血病与淋巴瘤常具有特 异的细胞遗传学和分子生物学的标志，尤其是染色体易位现象比较普遍，对疾病诊断及分型有 重要意义，现已在临床广泛应用。 (二)有助于对肿瘤预后的判断和病情的监测 由于许多癌基因同肿瘤的转移及复发密切相关，因此，对癌基因的检测有助于对某些肿瘤的预 后判断及病情监测。如癌基因 HER2 过表达能增加乳腺癌的侵袭 性，乳癌患者如存在 HER2 基 因的扩增和过表达，往往易复发、预后较差。有研究表明，在单个细胞中如 HER2 基因拷贝数 超过 5 个，则与肿瘤患者生存率降低有关。HER2 蛋白表达正常的患者半数生存期为 67 年， 而高表达患者只有 3 年。因此，通过 FISH 方法检测 HER2 基因拷贝数或用免疫组化方法检测 其蛋白含量，已成为临床上判断乳癌患者预后和监测病情的常用手段。此外，因 R2 表达水平 还与肿瘤患者对放化疗的敏感性相关，HER2 过表达的肿瘤细胞经常表现出对放化疗的耐受， 因此对 HER2 的状态监测，也有助于指导临床用药。 (三)有助于研发靶向性的抗肿瘤药物 传统的化疗药物由于缺乏肿瘤细胞特异性，在治疗肿瘤的同时往往对正常细胞也造成极大伤害， 这是长期困扰肿瘤治疗的一个重大问题，而针对肿瘤细胞中特异存在的癌基因产物进行靶向治 疗则有可能从根本上解决这个问题。如前所述，癌基因是-群在肿瘤细胞中被激活的高表达的基 因，因此针对癌基因及其编码蛋白的靶向药物已成为抗肿瘤药物研发及未来肿瘤药物治疗的主 要方向和手段。其中一个非常成功的例子源于人们对白血病中染色体易位产生的融合基因 ber- abl 的研究。由于 ber-abl 基因只存在于恶性肿瘤细胞中，因此针对 ber-abl 融合基因的治疗有 很强的特异性，不会损伤正常细胞，而且 bcr-abl 是慢性髓细胞白血病 (CML)的主要致病机制， 因此针对 bcr-abl 开发的小分子药物格列为 (又名伊马替尼，Gleevec， lmatinib)已成为治疗 CML 的理想药物，取得了很好的临床疗效。近年来，已有大量靶向药物陆续进入临床应用阶段， 如针对 HER2 的人源化抗体曲妥珠单抗(赫塞汀， Rerceptin)在 HER2 阳性乳癌患者中的应用、 针对表皮细胞生长因子受体 EGFR 突变的靶向药物吉非替尼(又名易瑞沙，Gefitinib，Iressa)在 有 EGFR 突变的非小细胞肺癌治疗中的应用，均收到了良好的治疗效果。 第三节 抑癌基因 从 20 世纪 80 年代早期开始，科学家陆续发现了一组基因，其编码的蛋白质能限制或抑制细胞 增殖，因此被称作肿瘤抑制基因，也称为抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)，这类基因的失 活或丢失能促进肿瘤的形成。经过近 30 年的努力，人们发现抑癌基因的失活与癌基因的激活 一样，在肿瘤形成中起着非常重要的作用。如果抑癌基因的一个等位基因因突变失去活性，另 一个等位基因仍能正常发挥作用，但如果另外一个等位基因也发生突变，那么该基因将丧失对 肿瘤的抑制功能，导致肿瘤的发生。其中，第一个突变多半是遗传的，而第二个突变则可能随 机出现。与癌基因明显的不同是:抑癌基因的作用往往是隐性的，而癌基因的作用则是显性的。 Rb 和 p53 是到目前为止研究相对最为透彻的两个抑癌基因，其中 Rb 编码蛋白主要通过影响细 胞周期来发挥作用，而 p53 编码蛋白既可以影响细胞周期又可以影响细胞凋亡。 第四节 展望 发现癌基因与抑痛基因已有近三十年，人们在分子水平上对肿瘤的认识已取得了长足的进步， 基于对癌基因、抑癌基因的认识而研发的靶向治疗药物也已成功用于肿瘤临床。然而，癌基因 与抑癌基因的功能只能部分解释肿瘤的发生、发展过程。一个细胞从正常细胞演变为癌细胞到 形成肿瘤并发生转移，除细胞自身多基因的复杂变异外，还与其周围的间质细胞、淋巴细胞及 相关内皮细胞等的功能密切相关。因此，虽然癌基因与抑癌基因对肿瘤的发生、发展很重要， 但要想真正全面认识肿瘤的进展过程，无论是对肿瘤细胞本身而言，还是对肿瘤细胞周围的生 长环境而言，仍然有许多问题有待回答，要彻底认识肿瘤发生的分子机制，还有很长的路要走。 第四章 信号传导疏通与肿瘤 正常情况下，细胞的增生仅发生在机体需要的时候，如造血细胞的更新、胚胎发育、损伤修复、 免疫应答过程中淋巴细胞的克隆等，细胞的增生都受到严格而精细的调控，并在满足机体的需 要后停止。肿瘤细胞是由正常细胞演化而成，它具备两个特征:无限制增生; 浸润、转移。 肿瘤细胞分子水平的改变可能发生在从配体到受体、从细胞内的信号分子到细胞核内的转录因 子等各个不同的水平上，但最终都是导致细胞增殖的失控和播散生长。 肿瘤发生与发展是一个多因素、多基因参与、经过多个阶段才最终形成的、极其复杂的生物学 现象。细胞信号转导通路的研究，极大地丰富了人们对细胞癌变机制的认识。大部分人类肿瘤 都伴随着信号转导通路的异常，促使细胞过度增殖、凋亡受阻、血管形成、浸润与转移。 随着人们对细胞内信号传递机制的不断深入，现已形成一种共识，特定的信号传递通路在癌症 的发生和进展中起关键作用。了解这些通路如何将细胞外环境中的信息传递到细胞内，将帮助 我们阐明细胞转化的基本分子机制，随之而来的是抗肿瘤药物研发理念的重大转变。 抗癌药物的研发从传统细胞毒药物进人到针对肿瘤细胞内异常信号系统靶点新时代。1998 年， 首个靶向 HER2/neu 的人源化单抗 Tratuzurnab 被美国食品药物管理局 (FDA)批准用于治疗 HER2 阳性的转移性乳腺癌。首个上市的小分子酷氨酸激酶抑制剂是特异靶向 Bcr-Abl 的 Gleevec，已先后被 FDA 批准用于慢性髓样白血病(chronic myeloid leukemia， CML)和胃肠 道间质瘤( gastrointestinal stromal tumor， GIST)的治疗。目前，丝氨酸/苏氨酸和醋氨酸蛋白 激酶已成为最重要的一组药物靶点。 超过 20 个分属不同家族的受体和非受体酷氨酸激酶被作 为靶标进行抗肿瘤药物筛选，包括 EGFR、VEGFR、PDGFR、FGFR 等。从 1998 年至今， 已经有 8 个单抗和小分子酷氨酸激酶抑制剂先后上市， 超过 100 个药物正在进行临床研究。 基于肿瘤发生发展的复杂性的特点，绝大部分肿瘤不是单纯依靠某一条信号通路来维持其生长 和存活的，信号通路之间存在着交叉和代偿。因此，分子靶向抗肿瘤药物治疗又提出另一个挑 战性概念:多靶点酷氨酸激酶抑制(multiple targeted tyrosine kinase inhibition)的策略。这一概念 已经获得了令人信服的临床证据，两个多靶点小分子化合物 sunitinib 和 sorafenib 最近已分别 被 FDA 批准单药用于肾癌。其中 sunitinib 同时靶向 VEGFR 和 PDGFR、阻 T 和 FLT3 等多种 酷氨酸激酶。而 sorafenib方面通过抑制 RAF 岛 ffiKIERK 信号转导通路直接抑制肿瘤生长;另 一方面通过抑制 VEGF 和 PDGF 而阻断肿瘤新生血管的形成，间接地抑制肿瘤细胞的生长。可 以预见，多靶点联合阻 断信号转导将成为未来酷氨酸激酶抑制剂研发的新的方向。目前对正常 细胞传递增殖信号并生长及细胞凋亡等分子机制的阐明，以及对关键信号功能改变引起的恶性 转化机制的广泛认识，及信号转导领域研究的深入，将为新一代抗肿瘤药物的研发提供乐观的 前景。 第五章 肿瘤的生长 一、膨胀性生长 许多良性肿瘤呈膨胀性生长。这些肿瘤生长较慢，不侵袭周围正常组织。当肿瘤的周围无明显 阻碍时，向四周均匀扩张，当机械性地挤压邻近组织，遇到较大阻力时，肿瘤可被塑成椭圆、 扁圆或哑铃形等。随着肿瘤体积的逐渐增大，肿瘤推开或挤压周围组织，与周围组织分界清楚 (circumscribed，well demarcated)，可以在肿瘤!周围形成完整的纤维性被膜(capsule)。有被膜 的( encapsulated)肿瘤触 诊时常常可以推动，手术容易摘除，不易复发。这种生长方式对局部 器官、组织的影响，主要是挤压( compression)或阻塞。一般均不明显破坏器官的结构和功能。 此外，部分恶性肿瘤亦可呈膨胀性生 长，如早期的肉瘤、甲状腺滤泡性癌、肾癌、部分肝细胞 型肝癌。通常有包膜的恶性肿瘤元论包膜完整与否，都较无包膜者预后良好。 二、外生性生长 体表肿瘤和体腔(如胸腔、腹腔)内面的肿瘤，或管道器官(如消化道、泌尿生殖道) 腔面的肿瘤， 常向表面生长并形成突起，呈乳头状、息肉状、草状或菜花状。这种生长方式称为外生性生长。 良性肿瘤和恶性肿瘤都可呈外生性生长，但恶性肿瘤在外生性生长的同时，其基底部往往有浸 润。以外生性方式生长的恶性肿瘤由于生长迅速，肿瘤中央部血液供应相对不足，肿瘤细胞易 发生坏死，坏死组织脱落后形成底部高低不平、边缘隆起的恶性溃殇。 三、浸润性生长(invasive growth) 恶性肿瘤多呈浸润性生长。主要表现为肿瘤细胞沿周围组织间隙或淋巴管向周围组织伸展，就 像树根长人泥土一样，浸润并破坏周围组织，从而使肿瘤组织与周围正常组织界限不清，相互 交错。浸润性肿瘤没有被膜，与邻近的正常组织无明显界限。临床触诊时，肿瘤固定，活动度 小。手术切除这种肿瘤时，需要比较广泛地切除一部分周围正常组织，因为这些部位也可能有 少量肿瘤细胞浸润。若切除不彻底，术后容易复发。 第六章 肿瘤细胞的死亡方式 细胞死亡一般依据形态学标准分类，分为凋亡(apoptosis)、坏死 (necrosis)、自噬(autophagy) 及有丝分裂灾难(mitotic catastrophe)等。也可根据功能分类，分为程序性细胞死亡和非程序性 细胞死亡。程序性细胞死亡如凋亡、自噬、促炎性细胞死亡( pyroptosis)等的共同点在于它们 是细胞主动的死亡过程，能够被细胞信号转导的抑制剂所阻断;而非程序性细胞死亡一般认为是 细胞被动的、无规则发生的死亡过程，不能被细胞信号转导的抑制剂所阻断。 50%以上的肿瘤细胞在凋亡机制上存在缺陷。凋亡异常直接导致本该死亡的细胞被保留下来， 其中有些突变的细胞增殖失控，从而形成肿瘤。因此从某种意义上说，肿瘤是细胞凋亡异常的 疾病。细胞凋亡信号识别、整合和执行的相关分子突变和异常表达均可能导致肿瘤发生。目前 研究得比较清楚的是肿瘤抑制基因 TP53 突变、Bcl-2 家族蛋白表达增加及 TNF 受体家族的突 变等。 对肿瘤细胞凋亡分子机制的研究已开始为药物开发提供新靶点和新思路，使特异性抗癌新药的 研发成为可能。如已获得美国 FDA 特批的酷氨酸激酶抑制物伊马替尼(imatinib)，可通过上调 促凋亡 Bcl-2 家族成员 BIM 和 BAD 而杀伤慢性髓系白血病细胞，这是目前唯一能特异性杀伤 肿瘤细胞的小分子药物，其研发完全基于对细胞凋亡和信号转导的基础研究。 利用凋亡调节分子作为抗肿瘤药物筛选靶点的目的是:激活凋亡信号; 阻断抑制凋亡的信号。 由于 Bcl-2 蛋白在多种肿瘤细胞内的高表达，降低胞内 Bcl-2IBel-XL 水平和阻断 BcJ-2/Bcl-XL 蛋白的抑凋亡活性成为研发的重点。如 Bcl-2 的反义寡核昔酸 (Obli 口即 sen)已经用于黑色素瘤 的治疗(表 2-7-0。唯 BH3 域蛋白可结合抗凋亡的 Bcl-2 和 Bcl-XL，其小分子模拟物 ABT-737 单独应用即可抑制某些肿瘤细胞生长，并可显著增强其他抗癌药物的作用。一种口服有活性的 AB 下 737 类似物(AB 下 263)治疗血液肿瘤以及作为佐剂治疗实体瘤已经进入临床试验阶段 (表 2-7- 0。其他的促凋亡化疗药物，包括靶向内源性促凋亡 caspase 抑制物(survivin 和 XIAP)的 药物，也正处在临床试验阶段。 恶性肿瘤的诊断，是临床查体，实验室化验，影像学观测与病理检查等多元化多手段诊断的统 一。近年来影像学的发展，使 CLMRl、PET 等检查技术越来越广泛地被用于临床肿瘤学的诊断。 而随着人们认识到某些低分化肿瘤能够特异性表达特定的癌胚抗原并分泌一些特异的激素，肿 瘤标记物的测定在肿瘤诊断过程中也越来越为临床医师所倚重。虽然基因芯片(gene chips)、纳 米检测、PCR 技术等基因检测手段可以反映肿瘤组织中一些特定基因的变化，但是其较低的特 异性和灵敏度 及极高的检测成本制约了肿瘤诊断水平的进一步提高。因此，在未来的肿瘤诊断 发展道路上，需要寻找特异性强、灵敏度高的分子和免疫诊断及预后指标。通过各种基因表达 谱的研究将目前临床上常用的口创分期发展成为 TNMG 分期(G 代表基因的变异) ，将是未来肿 瘤诊断学研究的一个方向。 长期以来，人们错误地认为肿瘤是不治之症。外科手术是第一个明显改变各种肿瘤病程的治疗 方法。现代肿瘤治疗手段已经由过去的单纯手术方式为主过渡到外科手术-化学治疗.放射治疗 相结合的综合治疗方式。虽然新的治疗方式不断涌现，不过这种综合治疗方式在相当长的时间 仍将作为一种基本的治疗手段。其中，外科作为最经典的肿瘤治疗手段，其发展趋势将是在强 调完整切除肿瘤病灶的同时兼顾手术对患者生活质量及心理因素的影响，微创治疗将作为一个 新的发展方向。化学治疗领域中新型药物的开发是将来肿瘤治疗获得突破的一个关键点。随着 肿瘤发生发展分子机制的阐明，一些肿瘤细胞特异性的分子靶点将成为筛选特效抗癌药物的过 滤器，该类药物不会对正常细胞进行攻击，从而降低了一直以来困扰医师与患者的化疗副作用， 这一特性不仅能够使该类药物在临床大剂量使用，还可降低患者化疗的辅助治疗成本。放射治 疗在机制研究，设备制造和治疗效果方面均有巨大的进步，成为该综合治疗手段中不可或缺的 一环，积极发展术中放疗，减少放疗对正常组织的损害以及增加放疗适应证是放疗发展的三大 方向。以免疫治疗和基因治疗为代表的肿瘤生物治疗近年来迅猛发展。随着一些具有较强杀伤 力的目的基因的发现及高效选择性递药载体的构建成功，基因治疗正在悄然成为肿瘤治疗的第 四大常规手段，因为该治疗方式可以特异性地针对肿瘤组织内特定的变异基因进行修复或通过 促进程序性细胞死亡直接杀伤肿瘤细胞。 无论是诊断技术的进步还是治疗手段的发展，从根本改善肿瘤患者预后的依然是“三早“ ，即早 发现，早诊断，早治疗。在这个三位一体、缺一不可的诊疗过程中，如何及时的预测肿瘤的转 移和复发并采取相应及时的防治措施，值得深入研究。 第七章 血管生成 第一节 血管生成简介 血管生成(Angiogenesis)是指从己存在的血管床产生新血管的过程。血管能携带氧气、营养物 质(如氨基酸、电解质)、激素及血细胞到机体各个组织器官维持代谢、更新和生长，对胚胎器 官发育和成人伤口愈合等非常重要。 血管生成研究可追溯到 100 多年前。Gold 虹 m 曾观察到肿瘤组织周围有血管围绕生长的现象。 1968 年， Greenblatt 和 Shubik 提出肿瘤可产生弥散性血管生成物质的假设。1971 年，哈佛 大学的年轻医师 Folkman 在新英格兰医学杂志发表论文，提出假说认为肿瘤生长和转移依 赖于血管生成，阻断血管生成可能是治疗肿瘤的有效策略。1976 年，Gullion 提出癌前病变在 癌变过程中获得血管生成的能力。然而，“肿瘤依赖于血管生成“ 这一学说长期得不到认可。直 到 1987 年 Folkman 从肿瘤组织分离获得第一个肿瘤血管生成因子(TAF)即碱性成纤维细胞生 长因子(basic fibroblast growth factor， bFGF)，为这一学说提供了新的证据。之后，Folkman 实验室又陆续建立了内皮细胞体外培养技术，发现新的血管生成抑制蛋白血管抑素( angiostatin)和 内皮抑素(endostatin)，这两种蛋白能抑制内皮细胞的增殖。血管生成的学说逐渐引起了学术界 的广泛兴趣， 并迅速成为肿瘤研究的热点。肿瘤血管生成的机制得到广泛深入的研究，新的内 源性促血管生成和抗血管生成因子不断地被发现、分离和鉴定。针对肿瘤血管生成的分子机制 设计的抗血管生成药物已经进入临床。第一个肿瘤抗血管生成药物抗内皮细胞生长因子( vascular endothelial growth factor，VEGF)单克隆抗体于 2003 年经过批准上市，进入临床， 用于治疗转移性大肠癌。肿瘤的血管生成研 究进入了新的阶段。值得一提的是，Folkman 教 授因在本领域作出的杰出贡献而被尊称为“肿瘤抗血管生成治疗的先驱。 第二节 肿瘤血管生成的分子机制 肿瘤血管生成取决于促血管生成和抗血管生成因子之间的平衡。目前分离鉴定的内源性促血管 生成和抗血管生成因子已有数十种。深人研究它们的活性作用及彼此的相互调节机制，阐明各 类因子的作用机制及在肿瘤血管生成中的作用，对研发新的抗血管生成药物无疑具有重要意义。 肿瘤细胞能分泌 VEGF 等细胞因子，直接作用于内皮细胞表面的受体，引起内皮细胞的增殖活 化。大多数促血管生成因子如 bFGF， PDGF， TGF-、肝细胞生长因子 (hepatocyte growth factor， HGF)以及且-6、IL-8 等细胞因子通过剌激 VEGF 等表达或通过募集相关的细胞而间接 发挥促血管 生成作用。PDGF 主要通过作用于血管周细胞起作用。直接作用的促血管生成分子 对血管生成起主要作用，包括 VEGF 及受体家族成员，Ang 及受体家族成员( 主要是 Tie-2)及 Notch 信号途径。 第三节 肿瘤的抗血管生成治疗 目前用于肿瘤治疗的化疗药物靶向性差，在杀伤肿瘤细胞的同时，也杀伤增殖活跃的骨髓造血 细胞及其他正常细胞如胃肠蒙古膜细胞，产生严重的毒副作用，影响患者的依从性。尽管近十 余年来，针对肿瘤细胞的特异性靶向药物已开始进入临床应用，但因肿瘤细胞的不均一性及基 因组的高度不稳定性，其应用范围受到极大的限制。肿瘤细胞易于获得耐药性，这是临床肿瘤 治疗失败的主要原因。肿瘤组织血管结构异常及间质压力的升高，使药物从血管进入肿瘤组织 非常有限，药物的局部浓度较低，影响疗效。与此对应，抗血管生成的肿瘤治疗策略有以下的 潜在优势:血管内皮细胞的基因组较为稳定，针对血管内皮细胞的治疗不易产生耐药性; 正 常的毛细血管内皮细胞处于静止状态，而肿瘤血管内皮细胞增殖活跃，出现许多相对特异的标 记分子，如 VEGF 受体、整合素、 Tie-2 受体等，它们的表达较正常内皮细胞高 50 倍以上，是 潜在的抗肿瘤血管靶向分子，靶向这些分子的治疗可避免对正常血管内皮细胞的损伤;由于肿 瘤血管本身是药物的靶部位，因此，药物易于到达并在局部形成较高浓度;从理论上推算，一 个内皮细胞要饲养 5-100 个肿瘤细胞，因此，针对血管内皮细胞比直接针对肿瘤细胞更为有效; 血管生成是肿瘤的基本生物特性，实体肿瘤与血液系统恶性肿瘤均依赖于血管生成。因此， 针对肿瘤血管的治疗策略具有抗瘤的广谱性，适合多种肿瘤的治疗。 第四节 临床应用的抗血管生成药物 进入临床应用的抗血管生成药物包括单克隆抗体类药物、小分子靶向(TKI 类) 药物、蛋白类(内 源性抗血管生成物)药物及化合物等。 1.单克隆抗体类药物现有抗血管生成药物主要集中于靶向 VEGF 及 VEGF-R 信号通路。抗血管 生成药物中研发最成功的当属抗 VEGF 单克隆抗体贝伐单抗(bevacizumab) 。贝伐单抗是人源 化的 VEGF 中和抗体，为 IgGl 型抗体，由人抗体的骨架区和能同 VEGF 特异性结合的鼠源性 抗体的 CDR 区融合，分子量约为 I49KD。贝伐单抗可与 VEGF 结合，阻止 VEGF 同表达于血 管内皮细胞表面的 VEGF 受体相结合，抑制 VEGF 的促血管生成作用，发挥抗血管生成作用。 贝伐单抗经过多中心随机对照皿期试验证实对转移性大肠癌有效，已经批准上市，进入临床。 这是第一个获准进入临床的抗血管生成类药物。此外，贝伐单抗也获准与化疗联用，用于晚期 非小细胞肺癌的一线治疗。抗 VEGF-R 的抗体药物正在研发。 2.小分子靶向药物 除了抗体类药物封闭 VEGF 或 VEGF 礼小分子靶向药物是另一类较为成熟 井已进入临床的药物。小分子靶向药物通常指酷氨酸激酶抑制剂(TKI)，能够抑制 VEGF-R 的磷 酸化从而阻断内皮细胞 VEGF-R 信号途径的活化，抑制内皮细胞增殖，促进凋亡。SU54I6 是 一种 VEGF-R 蛋白激酶抑制剂，它能结合在腺瞟岭结合袋中而使 Flk-lIKDR 失活。SU5416 在 体外没有抗 肿瘤活性，但在体内显示了有剂量依赖的肿瘤抑制作用。SU5416 在裸鼠移植的黑 色素瘤、脑胶质瘤、纤维肉瘤、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌等肿瘤模型中显示了良好的抗肿瘤 效应。其抗癌机制为通过抑制 VEGFR 活性来降低肿瘤血管生成和血管密度，增加肿瘤细胞的 凋亡。另一种 TKI 类药物 SU6668 比 SU54I6 具有更广泛的激酶抑制作用，在临床前研究中 SU6668 显示了对多种肿瘤生长的抑制作用。PTK787/ZK 222584 是一种合成的小分子化合物， 能强烈的抑制 VEGF 诱导的 KDR 磷酸化和内皮细胞的增生、迁移，并在多种肿瘤模型中产生 了抗肿瘤新生血管生成作用。除此以外，已经研发成熟进入皿期临床试验或己上市的本类药物 包括 ZD6474、舒尼替尼 (SUI 1 248/sunitinib)及索拉非尼(BAY 93-4006/sorafenib)等。这类 TKI 药物不仅能抑制 VEGF-R 的酷氨酸残基磷酸化，也能抑制其 他结构相类似的受体酷氨酸 激酶，如 PDGF 受体、c-k 队 raf 激酶等。这使 TKI 类药物作用更为广泛，除了内皮细胞外， 还能直接作用于肿瘤细胞或周细胞。由于其作用的广泛性，其单药疗效优于抗体药单药疗效， 毒副作用也更大，这与预期相符。 3.蛋白类药物目前已经发现了数十种内源性抗血管生成物。曾有学者将这些内源性抗血管生成 物分为两大类:细胞外基质(ECM)来源和非基质来源。前者常为 ECM 或血管基底膜蛋白的裂解 片段，如内皮抑素、肿瘤抑素( Tumstatin)及 Arresten 等(见表 9-1 内源性抗血管分子)。这些内 源性抗血管生成蛋白或多肤具有潜在的肿瘤治疗价值。采用基因工程的方法能大量生产这类重 组蛋白药物，推动了临床研发速度。血管抑素( angiostatin)是纤溶酶原的一个蛋白片段，是一 个较强的血管生成和内皮细胞迁移、增殖抑制剂。其作用可能与其特异的作用于 ATP 合成酶的 /日亚单位有关。临床研究观察到血管抑素能阻断裸小鼠移植瘤的血管生成和肿瘤转移。内皮 抑素( endostatin)抑制内皮细胞增生和抗血管生成活性比血管抑素强。动物实验中，低剂量的 内皮抑素能抑制小鼠多种肿瘤模型的生长和转移，并且没有表现出抗原性和毒性。内皮抑素与 其他一些血管抑制剂相比，其抑制血管生成作用最强。重组内皮抑素在国外已进行了临床 1111 期试验，证明其安全有效。我国自主研发的类新药重组人血管内皮抑素已通过 E 期临床研究 上市并进入临床。蛋白类药物难点在于体外表达纯化出具有足够生物学活性蛋白质。此外，此 类药物需要反复、持续静脉给药，不如口服小分子靶向药物用药方便。此外，此类药物的作用 机制复杂，还有待进一步阐明，这也限制了其临床应用前景。 4.化疗药物有一些肿瘤化疗药物研发的初期并不是作为抗血管生成药物，后来却发现具有 抗血 管生成的活性，如沙利度胶(thalidomide) ，其第二代药物来那度股 (lena1idomide)已经进入临床， 用于多发性骨髓瘤的治疗。化疗药物能直接作用于肿瘤血管中分裂增殖的内皮细胞，或杀伤外 周血中骨髓来源的内皮前体细胞及其他具有促血管生成活性的细胞。动物实验的结果表明，一 次性大剂量化疗能诱导肿瘤血管血管内皮细胞的凋亡，但化疗间歇期骨髓来源的细胞迅速归巢 到肿瘤部位，引起肿瘤血管重新生成。因此学者提出节拍式化疗，即采用小剂量持续给药方式， 缩短化疗间歇期，优化传统给药方式，提高抗肿瘤疗效。已经有临床试验正在验证节拍式化疗 的实际疗效。 第八章 肿瘤的侵袭转移 第一节 肿瘤的侵袭转移简介 侵袭(或浸润) (invasion)与转移(metastases)是恶性肿瘤危及生命的最主要生物学特性。 所谓肿瘤侵袭(浸润)是指肿瘤细胞通过各种方式破坏周围正常组织结构，脱离原发肿瘤并异常 地分布于周围组织及其间隙的过程。它是恶性肿瘤发生远处转移的前提步骤，但部分良性肿瘤 也具有向周围组织及其间隙浸润的特性。没有发生或者侵袭程度较为局限的恶性肿瘤通常可以 通过手术等多学科综合治疗手段达到根治的目的。 所谓转移是指恶性肿瘤细胞脱离其原发部位，在体内通过各种途径的转运，到达与原发部位不 连续的组织继续增殖生长，并形成与原发肿瘤同样病理性质的继发肿瘤的全过程。具有远处转 移特性是恶性肿瘤区别于良性肿瘤的最主要的特征之一。 局部侵袭通过对局部正常器官的压迫、损毁，抑制影响正常器官组织的功能。而转移的出现， 标志着肿瘤发展的关键转折，一且