一、腫瘤生長的生物學(xué)
典型的惡性腫瘤的自然生長史可以分成幾個階段:細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化→轉(zhuǎn)化細(xì)胞的克隆性增生→局部浸潤→遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。在此過程中,惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞的內(nèi)在特點(diǎn)(如腫瘤細(xì)胞倍增時間)和宿主對腫瘤細(xì)胞或其產(chǎn)物的反應(yīng)(如腫瘤血管形成)共同影響腫瘤的生長與演進(jìn)。
1.腫瘤生長動力學(xué)腫瘤的生長速度取決于三個因素:
。1)腫瘤細(xì)胞倍增時間:惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞的生長周期與正常細(xì)胞一樣,分為
G0、G1、S、G2和M期。多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞的培增時間并不是想象的那樣比正常細(xì)胞更快,而是與正常細(xì)胞相似或者長于正常細(xì)胞。
。2)生長分?jǐn)?shù)(growth fraction);生長分?jǐn)?shù)指腫瘤細(xì)胞群體中處于復(fù)制階段(S+G2期)的細(xì)胞的比例。在細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的初期,絕大多數(shù)的細(xì)胞處于復(fù)制期,所以生長分?jǐn)?shù)很高。但是隨著腫瘤的持續(xù)生長,不斷有瘤細(xì)胞發(fā)生分化,離開復(fù)制階段的細(xì)胞越來越多,使得大多數(shù)腫瘤細(xì)胞處于G0期。即使是生長迅速的腫瘤其生長分?jǐn)?shù)也只在20%左右。
(3)瘤細(xì)胞的生成與丟失:腫瘤的進(jìn)行性生長及其生長速度決定于其細(xì)胞的生成大于丟失的程度。由于營養(yǎng)供應(yīng)不足,壞死脫落以及機(jī)體抗腫瘤反應(yīng)等因素的影響,在腫瘤生長過程中,有相當(dāng)一部分瘤細(xì)胞失去生命力。腫瘤細(xì)胞的生成與丟失的程度共同影響著腫瘤的生長。在生長分?jǐn)?shù)相對較高的腫瘤,瘤細(xì)胞的生成遠(yuǎn)大于丟失,因此其生長速度比那些細(xì)胞生成稍超過丟失的腫瘤要快得多。
腫瘤的細(xì)胞動力學(xué)概念在腫瘤的化學(xué)治療上有重要的意義。目前幾乎所有的化學(xué)抗癌藥物均針對處于復(fù)制期的細(xì)胞。因此高生長分?jǐn)?shù)的腫瘤(如高惡性的淋巴瘤)對于化療特別敏感;常見的實體瘤(如結(jié)腸癌)生長分?jǐn)?shù)低,故對治療出現(xiàn)相對耐藥性。臨床治療這些腫瘤的戰(zhàn)略是先用放射或手術(shù)治療將腫瘤縮小,使殘存的瘤細(xì)胞從G0期進(jìn)入復(fù)制期后再用化療。
2.腫瘤的血管形成臨床與動物實驗都證明,如果沒有新生的血管供應(yīng)營養(yǎng),腫瘤在達(dá)到1~2mm的直徑或厚度后,即107個細(xì)胞左右將不再增大。因此誘導(dǎo)血管的生成能力是惡性腫瘤能生長、浸潤與轉(zhuǎn)移的前提之一,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn),由腫瘤細(xì)胞本身和浸潤到腫瘤組織內(nèi)及其周圍的炎細(xì)胞(主要是巨噬細(xì)胞)能產(chǎn)生一類血管生成因子(angiogenesis factor),如纖維母細(xì)胞生長因子(fibroblastic growth factor,FGF)、血小板衍生的內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(platelet-derived endothelial cell growth factor,PD-ECGF)、轉(zhuǎn)化生長因子α(transforming growth factor-α,TGF-α)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等。其中最具有特征性血管生成作用的是由腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的FGF,它能通過其受體與相應(yīng)的靶細(xì)胞結(jié)合。有增加內(nèi)皮細(xì)胞的化學(xué)趨向性、促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分裂、毛細(xì)血管出芽生長、誘導(dǎo)蛋白溶解酶生成和有利于內(nèi)皮細(xì)胞芽穿透基質(zhì)等功能。此外,巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α也有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分裂和刺激其游走的作用。新生的毛細(xì)血管既為腫瘤的生長提供了營養(yǎng),又為腫瘤的轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備了條件。因此對抑制腫瘤血管生成的研究是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。
3.腫瘤的演進(jìn)與異質(zhì)化惡性腫瘤在生長過程中變得越來越富有侵襲性的現(xiàn)象稱為腫瘤的演進(jìn)(progression),包括生長加快、浸潤周圍組織和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等。這些生物學(xué)現(xiàn)象的出現(xiàn)與腫瘤細(xì)胞的不同亞克隆在侵襲能力、生長速度、對激素的反應(yīng)、對抗癌藥的敏感性等方面的差異—腫瘤的異質(zhì)性(heterogeneity)有關(guān)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是在腫瘤的生長過程中,可能有附加的基因突變(詳見第十五節(jié))作用于不同的瘤細(xì)胞,使得瘤細(xì)胞的亞克隆獲得不同的特性。例如需要較多生長因子的亞克隆可因生長因子缺乏而不能生長,而有些需要較少生長因子的亞克隆在此時即可生長;機(jī)體的抗腫瘤反應(yīng)可殺死那些具有較高的抗原性的亞克隆,而抗原性低的亞克隆則可以躲過機(jī)體的免疫監(jiān)視。由于這些選擇,腫瘤在生長過程中能保留那些適應(yīng)存活、生長、浸潤與轉(zhuǎn)移的亞克隆。這就是腫瘤的異質(zhì)化。
二、腫瘤的生長方式和擴(kuò)散
1.腫瘤的生長速度各種腫瘤的生長速度有極大的差異,主要決定于腫瘤細(xì)胞的分化成熟程度。一般來講,成熟程度高、分化好的良性腫瘤生長較緩慢,幾年甚至幾十年。如果其生長速度突然加快,就要考慮發(fā)生惡性轉(zhuǎn)變的可能。成熟程度低、分化差的惡性腫瘤生長較快,短期內(nèi)即可形成明顯的腫塊,并且由于血管形成及營養(yǎng)供應(yīng)相對不足,易發(fā)生壞死,出血等繼發(fā)改變。
2.腫瘤的生長方式 腫瘤可以呈膨脹性、外生性和浸潤性生長:
。1)膨脹性生長:這是大多數(shù)良性腫瘤所表現(xiàn)的生長方式。由于這種瘤細(xì)胞生長緩慢,不侵襲周圍正常組織,隨著腫瘤體積的逐漸增大,有如逐漸膨脹的氣球,向四周組織推擠。因此腫瘤往往呈結(jié)節(jié)狀,周圍常有完整的包膜,與周圍組織分界清楚(圖7-3)。位于皮下者臨床觸診時可以推動,容易手術(shù)摘除,摘除后也不易復(fù)發(fā)。雖這種生長方式的腫瘤對局部器官、組織的影響主要為擠壓或阻塞,一般均不明顯破壞器官的結(jié)構(gòu)和功能。
圖7-3 良性腫瘤的膨脹性生長(腎上腺皮質(zhì)腺瘤)
腫瘤呈卵圓形,有包膜,與周圍腎上腺組織分界清楚
(2)外生性生長:發(fā)生在體表、體腔表面或管道器官(如消化道,泌尿生殖道等)表面的腫瘤,常向表面生長,形成突起的乳頭狀、息肉狀、蕈狀或菜花狀的腫物。這種生長方式稱為外生性生長。良性腫瘤和惡性腫瘤都可呈外生性生長。但惡性腫瘤在外生性生長的同時,其基底部往往也呈浸潤性生長,又由于其生長迅速,血液供應(yīng)不足,這種外生性腫物容易發(fā)生壞死脫落而形成底部高低不平、邊緣隆起的癌性潰瘍。
(3)浸潤性生長:為大多數(shù)惡性腫瘤的生長方式。瘤細(xì)胞分裂增生,侵入周圍組織間隙、淋巴管或血管內(nèi),如樹根之長入泥土,浸潤并破壞周圍組織。因而此類腫瘤沒有包膜,與鄰近的正常組織緊密連接在一起而無明顯界限(圖7-4)。臨床觸診時,腫瘤固定不活動。手術(shù)切除這種腫瘤時,切除范圍比肉眼所見腫瘤范圍為大,因為這些部位也可能有腫瘤細(xì)胞的浸潤。
圖7-4 惡性腫瘤的浸潤性生長(食管鱗狀細(xì)胞癌)
癌細(xì)胞形成大小、形狀不一的細(xì)胞巢,浸潤于管壁組織(包括肌層)間隙內(nèi)