免疫系统竟是癌症帮凶

序道

      免疫系统为人体健康保驾护航已成为一种常识，然而，近年来的一系列重大发现却让所有人大跌眼镜：参与炎症反应、促进伤口愈合的免疫细胞竟然与肿瘤的恶化息息相关，它们会促进肿瘤生长，帮助癌细胞转移到其他组织。由此，切断免疫细胞与肿瘤之间的联系，成为抗癌战役新的主旋律。


        5亿多年前，为了抵抗外界侵袭，我们的祖先进化出了一套防御武器：一些特殊的酶和蛋白质。如果微生物和毒素突破了某种寒武纪动物的外部防线（如外壳），这些早期的免疫系统成员就会相互协作，对非法入侵者展开猛烈攻击——破坏微生物的细胞壁、将化学毒素赶出动物身体或者直接吞噬并消化它们。入侵者被完全消灭后，免疫系统开始修复受损细胞。如果某些细胞伤势过重，免疫系统就会销毁它们。


        这种炎症免疫反应对动物健康的重要性不言而喻，因此，即使经历了亿万年的进化，免疫系统的很多功能和特性仍被保留下来。研究发现，就算是果蝇（fruit  fly，蝇类的一种，常用的模式生物）这样的低等生物，拥有的很多免疫基因都与人类相同，脊椎动物与非脊椎动物也是如此——在5亿年前，人类和这些动物的祖先是同一种生物。   


        多年来，先天性免疫系统几乎从未引起免疫学家的重视。他们认为，所谓的先天性免疫系统只是一群生物分子，它们的作用就是歼灭任何穿过动物皮肤或外壳的外来物质。免疫学家把精力集中在更高级的后天适应性免疫系统。这种系统可以针对某一种外来物质，召集相应抗体和其他“武器”来识别它们，并有目的地进行攻击，先天性免疫系统则没有这种针对性的防护举动。


        但在过去15年中，先天性免疫系统逐渐进入免疫学家的视野。炎症反应是先天性免疫的标志性特征，它几乎与所有慢性疾病的形成有关：除了类风湿性关节炎和克罗恩病等明显的炎症以外，还包括了糖尿病、抑郁症、心脏病、中风等致命疾病（参见第49页侧栏）。最近几年，研究人员详细评估了炎症反应与癌症之间的相关性。美国麻省理工学院怀特黑德(Whitehead)生物医学研究所的罗伯特·A  ·魏因贝格（Robert  A  .Weinberg）说：“在我们的研究领域，炎症反应与癌症之间的相关性已经是一个焦点问题。”对于这种研究重点的变化，他在自己主编的教科书《癌症生物学（修订版）》中作了重点论述。


        癌症的爆发是一个连续过程：一系列遗传变化引起一群细胞过度增殖，向周围组织侵袭，形成真正的恶性肿瘤；一些肿瘤细胞“不安于现状”，转移到更远的组织，长出新的肿瘤。长久以来，我们的了解仅限于此。研究重点的变化就意味着，癌症生物学家和免疫学家已经认识到，在癌症形成过程中，免疫炎症发挥着重要的调节作用。在病变组织真正变成具有侵略性的肿瘤之前，一些具有伤口修复功能的细胞会被转移到病变组织，在这里，它们“被迫”变成恶性细胞的帮凶，加速癌症爆发——正如研究人员描述的那样：遗传损伤是“导火索”，炎症反应则是“火上浇油”。


        在《癌症生物学（修订版）》中，魏因贝格认为，肿瘤并不是一个简单的畸变细胞集合体，它还具有一个供养其生长的系统、一个适于肿瘤生长的微环境（含有各种免疫细胞和纵横交错的化学信号传导途径）以及呈网状分布的血管。在人体内，肿瘤被认为是一个“非法组织”，既不参与血液的输送，也不会清除体内毒素，一心为自己“谋取私利”。


        这一全新观点暗示，治疗癌症也许并不需要铲除所有癌细胞。消炎抗癌疗法可以防止有癌变趋势的细胞发展为真正的癌细胞，或者阻止癌细胞在体内扩散。采用这种疗法，癌症患者的生存几率应该会有所提高。莉莎·M·库森斯（Lisa  M.  Coussens）是美国加利福尼亚大学旧金山分校的癌症生物学家，她评论道：“我并不认为非要根治癌症不可，没必要这样做。如果我们能驾驭癌症，安稳地过完一生，就已经是重大的胜利了。”


        免疫防御


        科学家眼中的抗癌分子，却被证明是癌症加速剂，甚至还有实验结果表明，没有免疫细胞的帮助，肿瘤就不会恶化。


       要理解炎症与癌症之间的关系，首先得弄清两个基本问题：机体如何对入侵者作出反应；当炎症反应持续时间过长，正常的伤口愈合过程怎样加速癌变进程。如果你不小心踩到一颗钉子，一些细菌会乘机从脚底钻入身体，但它们无法在人体内兴风作浪，因为一进入人体，细菌就会受到一群免疫蛋白和细胞的猛烈攻击。参与防御的免疫蛋白除了抗体外，还有30来种补体蛋白。这些蛋白是其他人体防御机制的一个补充，因此得名“补体”。它们可以导致病菌溶解，而病菌一旦溶解，人体内的吞噬细胞就会出动，将病菌的残余部分吞食掉。


        一旦遇到不速之客，巨噬细胞  （macrophage）和嗜中性粒细胞    （neutrophil）就会将它们整个吞下，消化掉。除了上述两种细胞，吞噬细胞还包括自然杀伤细胞（natural  killer  cell）、肥大细胞（mast  cell）和嗜酸性粒细胞（eosinophil）。伤口的愈合除了要消灭入侵病菌，还需要血小板的参与：它们从充斥着血管的内间质层迁移至表皮破损处，使血液凝固。然后，在一些酶的作用下，大量蛋白质形成一个错综复杂的网络，将皮肤细胞固定下来。伤口开始结痂，皮肤又会长回原样，炎症战场也逐渐沉寂下来。不过，炎症反应有时并未真正停止。不仅是皮肤，任何组织都可能因为病原体、毒素或遗传损伤的存在而长期发炎，从而变成心脏病、癌症等疾病的“温床”。


        除了第一道防线，脊椎动物还有其他对付病原体的“武器”：适应性免疫应答可以识别入侵者的分子特征，然后有针对性地进行攻击。这项任务的主要执行者是B细胞和T细胞。B细胞制造的抗体分子既可以直接“镇压”病原体，也可以在病原体上打上印记，让其他分子或细胞消灭病原；T细胞可以诱导被感染的细胞自^杀，或者分泌特殊的化学物质，指导其他免疫分子的活动。


        大量证据显示，慢性炎症与某些肿瘤的恶化有着密切的联系。其实，很早就有研究人员怀疑炎症与癌症存在某种关联性。1863年，德国著名的病理学家鲁道夫·魏尔啸（Rudolf  Virchow）在恶性肿瘤中发现了免疫细胞；1978年，意大利米兰大学附属仁爱临床医院(Humanitas  Clinical  Institute)的阿尔贝托·曼托瓦尼（Alberto  Mantovani）在某些肿瘤附近，观察到先天性免疫细胞有聚集的倾向；1986年，美国哈佛医学院的癌症生物学家哈罗德·F·德沃夏克（Harold  F.  Dvorak）指出，癌症是“无法愈合的伤口”。不过，仍有生物学家坚持认为，免疫系统不仅可以保护机体免受病原体的侵袭，还会剔出有癌变倾向的细胞。到底孰是孰非？仔细观察了癌症周围的微环境后，科学家似乎有了答案。


        抗癌还是致癌？
  
        一靠近肿瘤，巨噬细胞就会受到肿瘤细胞发出的信号分子的干扰，成为免疫系统的叛徒，为肿瘤的生长提供便利。到底是什么分子拥有如此魔力？


        上世纪90年代末，英国伦敦大学玛丽女王癌症研究院的弗朗西丝·鲍尔克威尔（Frances  Balkwill）研究了人体内的一种蛋白分子。这种分子类似于激素，是一种免疫信号分子，在浓度较高时，可以杀死癌细胞，因此科学家把它叫做肿瘤坏死因子（TNF）。但是，当低浓度的肿瘤坏死因子长期滞留于肿瘤中时，却可能起到截然相反的作用。在一次试验中，鲍尔克威尔敲除了小鼠身上编码肿瘤坏死因子的基因，使它无法合成肿瘤坏死因子。试验结果令人惊讶：小鼠竟变成了癌症“绝缘体”！她回忆道：“这一结果在科学界引发了一场‘地震’，所有把肿瘤坏死因子当作抗癌药物来研究的科学家都傻眼了，原本的抗癌分子一下子变成了癌症加速剂。”


        今天，基因敲除技术已经十分成熟，选择性地敲除小鼠的某个基因，就能验证该基因的具体功能。我们可以利用这种方法，研究癌症与炎症之间的相关性。


        1999年，库森斯和道格拉斯·哈纳汗（Douglas  Hanahan）、泽纳·韦布（Zena  Werb）发表文章指出，转基因小鼠的癌基因即使被激活，产生了癌变前组织，只要没有肥大细胞（mast  cell，一种先天性免疫细胞），仍不会形成真正的肿瘤。2001年，美国爱因斯坦医学院的杰弗里·W·波拉德（Jeffrey  W.  Pollard）和同事培育了一些易患乳癌的转基因小鼠，虽然能在小鼠身上发现具有癌变倾向的组织，但只要没有巨噬细胞的协助，这些组织就不会彻底恶化。


        新发现并非对传统观点的全盘否定。实际上，免疫系统是一把“双刃剑”。这个系统的细胞和分子网络的复杂程度仅次于大脑，而且存在自相矛盾之处：有时它对癌症亮“绿灯”，但有时它又亮“红灯”。有些先天性免疫细胞，比如自然杀伤细胞，的确可以抑制肿瘤的生长。而其他免疫细胞，在平时都是消灭肿瘤的“正义之师”，只有当微环境处于炎症状态时，才有可能“助纣为虐”。而且，炎症反应并不是在所有器官中都会导致肿瘤的形成。关于炎症与通过血液扩散的癌症之间的关系还有待进一步确定。












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楼主：mimisikai再生