癌症形成是多阶段多因素复杂过程,涉及基因水平改变(原癌基因激活、抑癌基因失活致细胞增殖失控),致癌因素分物理(电离辐射、紫外线)、化学(多环芳烃类、亚硝胺类)、生物(病毒如HPV、HBV),还有炎症微环境(促癌增殖、抑制凋亡、促进血管生成)和免疫微环境(癌细胞可逃避免疫攻击,免疫微环境异常利于癌生长发展)。
一、癌症形成的基本过程
癌症的形成是一个多阶段、多因素参与的复杂过程,主要涉及细胞的异常增殖和分化。正常细胞在各种致癌因素作用下,逐渐发生基因水平的改变,从而使细胞失去正常的生长调控机制,最终发展为癌细胞。
(一)基因水平的改变
1.原癌基因激活
原癌基因是细胞内原本就存在的与细胞生长、增殖相关的基因。正常情况下,原癌基因处于相对静止或低表达状态,对细胞的正常生长和分化起着调控作用。然而,当受到物理(如紫外线、电离辐射等)、化学(如某些致癌化学物质,苯并芘、亚硝酸盐等)、生物(如某些病毒,人乳头瘤病毒与宫颈癌相关、乙肝病毒与肝癌相关等)致癌因素作用时,原癌基因可能发生突变、扩增或重排等,使其激活成为具有致癌活性的癌基因。例如,ras基因家族中的某些成员发生点突变后,会持续激活下游信号通路,导致细胞不断增殖。
从年龄因素来看,随着年龄增长,细胞内的DNA修复机制可能逐渐出现功能下降,使得原癌基因更易发生突变而激活。对于有不良生活方式的人群,如长期吸烟的人,烟草中的致癌物质会增加原癌基因激活的概率。
2.抑癌基因失活
抑癌基因的功能是抑制细胞过度增殖,维持细胞的正常生长和分化。常见的抑癌基因如p53基因,它可以通过调控细胞周期、诱导细胞凋亡等方式来防止细胞的异常增殖。当抑癌基因发生突变、缺失或表观遗传修饰异常(如甲基化导致基因沉默)时,其功能丧失。例如,p53基因发生突变后,无法正常发挥对细胞周期的监控和诱导凋亡的作用,细胞就可能不受控制地增殖。
性别方面,某些抑癌基因的突变可能在不同性别中存在差异。在病史方面,如果家族中有抑癌基因相关疾病的遗传倾向,个体患癌风险会增加。
(二)细胞增殖失控
正常细胞的增殖是受到严格调控的,通过细胞周期的有序运行来实现。癌细胞由于基因水平的改变,失去了这种调控机制。细胞周期包括G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和M期(分裂期)。癌细胞可以通过多种途径使细胞周期失控,例如,癌基因激活可以促进细胞周期相关蛋白的表达,使细胞不断从G1期进入S期进行DNA复制和细胞分裂;而抑癌基因失活则无法有效阻止细胞周期的异常进展。
二、致癌因素的分类及作用机制
(一)物理致癌因素
1.电离辐射
电离辐射包括X射线、γ射线等。其致癌机制主要是通过直接或间接的方式损伤细胞的DNA。直接作用是电离辐射直接使DNA分子中的化学键断裂、碱基损伤等;间接作用是电离辐射使细胞内的水分子电离产生自由基,如羟自由基等,这些自由基可以攻击DNA,导致DNA链断裂、碱基氧化等损伤。长期接触电离辐射的人群,如放射科医护人员、核电站工作人员等,患癌风险明显增加。从年龄角度看,儿童对电离辐射更为敏感,因为儿童细胞分裂活跃,DNA修复能力相对较弱,受到电离辐射后更易发生基因损伤而致癌。
2.紫外线
紫外线主要是UVB(中波紫外线),它可以引起皮肤细胞DNA的损伤,特别是导致嘧啶二聚体的形成。这些嘧啶二聚体会干扰DNA的正常复制和转录,从而引发细胞的基因突变。长期暴露在阳光下且没有适当防晒措施的人群,患皮肤癌的风险较高。在性别上,一般男性户外工作时间可能相对较长,接触紫外线的机会更多,患皮肤癌的风险可能略高于女性,但这也与个体的皮肤类型等因素有关。
(二)化学致癌因素
1.多环芳烃类
如苯并芘,常见于烟草烟雾、烧烤食物等中。苯并芘进入人体后,在体内代谢活化,形成具有致癌活性的环氧化物等产物,这些产物可以与DNA结合,导致DNA的结构和功能改变,引发细胞的癌变。长期吸烟的人,烟草中的苯并芘等化学物质会持续损伤肺部细胞的DNA,增加肺癌的发生风险。
2.亚硝胺类
亚硝胺类物质广泛存在于腌制食品、烟熏食品中。它在体内可以通过代谢产生亚硝基化合物,这些化合物能够与细胞内的生物大分子结合,引起DNA的突变。例如,在一些高发食管癌的地区,当地居民长期食用腌制蔬菜等富含亚硝胺前体物质的食物,患食管癌的概率较高。
(三)生物致癌因素
1.病毒
人乳头瘤病毒(HPV):高危型HPV持续感染宫颈上皮细胞,其病毒基因可以整合到宿主细胞的基因组中,导致宿主细胞的p53、Rb等抑癌基因功能失活,从而使细胞发生恶性转化,引发宫颈癌等疾病。不同年龄阶段的女性感染HPV的概率不同,青春期和育龄期女性感染率相对较高,但通过接种HPV疫苗可以有效降低感染风险。
乙肝病毒(HBV):HBV感染人体后,病毒的基因组可以整合到肝细胞的DNA中,引起肝细胞的增殖失控和基因突变。慢性乙肝患者长期受到HBV的影响,患肝癌的风险比正常人群高数十倍。在性别上,男性和女性感染HBV后患肝癌的风险差异相对不显著,但由于男性可能有一些不良生活习惯,如饮酒等,会进一步增加肝癌的发生风险。
三、癌症形成过程中的微环境因素
(一)炎症微环境
慢性炎症可以促进癌症的形成。炎症过程中会产生多种细胞因子和生长因子,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)等。这些细胞因子可以刺激细胞的增殖,抑制细胞的凋亡,同时还可以促进血管生成,为癌细胞的生长和转移提供营养和空间。例如,慢性幽门螺杆菌感染引起的慢性胃炎,长期的炎症刺激会增加胃癌的发生风险。在年龄方面,老年人由于机体免疫力下降,更容易发生慢性炎症,且炎症持续时间可能更长,从而增加患癌风险。
(二)免疫微环境
人体的免疫系统具有监视和清除癌细胞的功能。正常情况下,免疫系统可以识别并清除发生突变的癌细胞。然而,癌细胞可以通过多种机制逃避免疫系统的攻击。例如,癌细胞可以表达一些免疫逃逸相关分子,抑制T细胞等免疫细胞的活性。在癌症形成过程中,如果免疫微环境出现异常,如免疫系统功能低下,就会有利于癌细胞的生长和发展。对于有家族免疫性疾病病史的人群,患癌风险可能会增加,因为其自身免疫系统的功能可能存在缺陷。



