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癌細胞特徵

癌細胞特徵!10種特異功能

癌細胞並非入侵的外族,它們與組成人體各個器官的「正常細胞」同文同種,但不同的是癌細胞基因結構和功能的變化,賦予了它們十種「特異功能」,從而使得它們能夠在人體內縱橫捭闔,所向披靡。

 

生長信號的自給自足  (Self-Sufficiency in Growth Signals)

在人體,倘若一個細胞想要改變其現有狀態(例如從靜止到生長、分化狀態),必須接收到一系列相關指令,這一過程才能進行。

這些改變細胞狀態的指令,生物學上稱之為「信號分子」,它們多是外源的,即由另一類細胞產生,這也是人體保持自我平衡的重要機制。信號分子 (ligands, cytokines, growth/differentiation factors) 通過與靶細胞上相應指令接收器(受體 receptors)相結合。

癌細胞與正常細胞截然不同,它們對外源生長信號的依賴,降到了最低限度。首先「癌細胞」可以自行合成生長分化所需的信號;比如一些癌細胞就可以合成 PDGF(血小板源生長因子)和 TGFα(腫瘤生長因子 α)的能力 (I.e., autokines)。

其次癌細胞還會大量表達其表面的信號接收器,這樣就可以富集周圍微環境中的生長信號 (parakines, juxtakines) 從而進入無限生長之狀態。

此外,癌細胞還會改變它周圍的一些正常細胞,成為生長信號的生產工廠,供其使用,並招募一些幫凶細胞,如成纖維細胞 (fibroblasts) 和內皮細胞 (endothelial cells) 來幫助它們生長分化。

 

對抑制生長信號不敏感 (Insensitivity to Antigrowth Signals)

人體內除了有「生長信號」外,還存在著「抑制信號」。在細胞分裂的不同階段,都有一些分子如同看家護院的「愛犬」一般時刻檢測這些細胞的「狀況」和周邊環境,根據情況來決定細胞的未來的命運:或是讓其繼續生長分化,或是限制仍於靜止期。這樣正常細胞,才能保持動態平衡的狀態,進行有序的生長或分化。

對於癌細胞來說,如果想要擴大自己的地盤,不斷地生長,必須逃避這些監控。他們主要策略就是通過「基因突變」使得這些「監控」分子失去活性,從而不受「抑制信號」控制。

 
規避細胞凋亡 (Resisting Cell Death)

逃避細胞凋亡幾乎是所有類型的癌細胞都具有的能力。

負責細胞凋亡 (apoptosis) 的信號分子大體上可以分為兩類:一類如同上文所述的「監控」分子,如一種名叫 p53 的蛋白就是其中最重要的成員之一;另一類則負責執行細胞凋亡。前者監控細胞內外環境,一旦發現不正常情況足以「觸發」細胞凋亡,即指揮後者「執行」。目前科學研究證實:DNA 損傷、信號分子的失衡、以及機體缺氧,都有可能觸發細胞凋亡。

細胞凋亡是人體防癌抑癌的主要屏障。癌細胞逃避細胞凋亡的主要方法是通過 p53 基因突變,使 p53 蛋白失活。統計顯示大約超過 50% 的人類癌症中發現 p53 蛋白的失活。

 

具有無限的複製潛力 (Limitless Replicative Potential)

大多數正常細胞僅有 60 次左右的分裂能力。科學家已經證實,細胞的分裂能力與染色體末端的一段數千個鹼基的序列有關。這段序列成為「端粒」,每經一個分裂週期,這段序列就會減少 50-100 個鹼基,隨著分裂次數的漸多,端粒變得越來越短,後果就是其無法再保護染色體的末端,染色體也就無法順利複製,進而導致細胞的衰老死亡。

所有類型的癌細胞都有維持端粒的能力。這種能力主要是通過過量表達「端粒脢」實現的。端粒?主要功能是為端粒末端添加所需鹼基,以保證端粒不會因複製而縮短。

 

持續的新生血管形成 (Sustained Angiogenesis)

對細胞來說,血管就是最重要的「糧道」。這個「糧道」對於細胞正常生長並良好地行使其功能是如此重要,以至於一個細胞與其最近的毛細血管的距離不能超過 100 微米。

在組織形成和器官發生這些生理過程中,血管生成是受到精細調控的,而且這種情況下的血管形成也是暫時的,當上述生理過程結束後,血管生成即會停止。促進和抑制血管生成的信號分子通常處於平衡狀態。

癌細胞獲得持續的新生血管形成能力,就是通過打破這種平衡狀態開始的。許多類型的腫瘤,一些促進血管形成的信號分子如 VEGF(血管內皮生長因子)和 FGF(成纖維細胞生長因子)的表達水平,都遠高於相應的正常組織對照,而一些起抑製作用的信號分子如 thrombospondin-1 或 β-interferon 的表達則下降。

 
侵襲和轉移 (Tissue Invasion and Metastasis)

人體中的正常細胞除了成熟的血液細胞外,大多數需要粘附在特定的胞外基質 (extracellular matrix, ECM) 上,才能存活並正常行使功能;比如上皮細胞及內皮細胞,一旦脫離 ECM 則會發生細胞凋亡。將這些細胞粘附在 ECM 或互相粘附在一起的分子稱為「細胞粘附分子 Cell adhesion molecules」。

E-鈣粘素 (E-cadherin,上皮鈣粘附分子)是目前研究最深入的細胞粘附分子之一。它在上皮細胞中廣泛表達,而在大多數上皮細胞癌中則發現活性的喪失。科學家們認為 E-鈣粘素在上皮細胞癌中,發揮著廣泛的抑制癌細胞侵襲和轉移的作用。

 

免疫逃避 (Avoiding Immune Destruction)

無論是固有免疫 (innate immunity) 還是適應性免疫 (adaptive immunity) 系統在「腫瘤細胞清除」中都起著重要的作用。而腫瘤卻都具有不同的逃逸人體免疫系統監控的功能,從而確保它們不被免疫細胞如 T, B 細胞,巨噬細胞 (macrophages) 和自然殺手 (NK) 細胞的殺傷和清除。

在結腸癌和卵巢癌患者中,那些體內含有大量 CTLs 和 NK 細胞的病人狀況,要比缺少這些免疫細胞的病人好得多。而在那些比較惡性的癌細胞中,它們通常會通過分泌 TGF-β 或其它免疫抑制因子 (inhibitory cytokines),來癱瘓人體的免疫系統。

 

調控細胞代謝 (Deregulating Cellular Energetics)

目前已經有研究證實了在神經膠質瘤和其它種類的癌細胞中,異檸檬酸鹽脫氫脢 (isocitric dehydrogenase) 功能上的突變,也許和細胞能量代謝方式的改變有關,它能提高細胞中氧化物的含量,進行「有氧糖酵解 aerobic glycosis」;從而影響基因組的穩定性,還可以穩定細胞中的 HIF-1 轉錄因子,以提高癌細胞的血管生成和浸潤能力。

 

基因不穩定性和易突變 (Genome Instability and Mutation)

腫瘤複雜的發生過程可以歸根於癌細胞基因的不斷突變。在需要大量基因突變來誘導腫瘤發生時,癌細胞常常會提高其對「可誘導基因突變物質」的敏感性,從而加快它們基因突變的速度。而在該過程中,由於某些「穩定和保護」DNA 的基因發生突變,也會顯著提高癌症的發生機率。

儘管在不同類型的腫瘤中基因突變的種類不同,但均可以發現大量穩定和修復基因組 DNA 的功能缺失;顯示腫瘤細胞的一大重要特徵——就是固有的基因組不穩定性。

 
引發炎症反應 (Tumor Promotion Inflammation)

研究證實了炎症反應和癌症發病機理之間的關係:炎症反應可為「腫瘤微環境」提供各種生物激活分子,例如包括生長因子(可維持癌細胞的增殖信號)、生存因子(可抑制細胞死亡)、促血管生成因子和細胞外基質修飾脢(可利於血管生長,癌細胞浸潤和轉移)、以及其它誘導信號(可激活 EMT 和癌細胞的其它一些特徵)。

此外,炎性細胞還會分泌一些化學物質,其中 ROS 可以加快鄰近癌細胞的基因突變,加速它們的惡化過程。
 

【資料來源:中國醫藥大學附設醫院 衛教健康分享網

 


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