我们为什么会生病——癌症
有一个更深刻的生物学问题:我们为什么能够活上几十年而不死于癌症?癌细胞做的不过是细胞所做的正常的事情:生长和繁殖。而我们身体里的这么多细胞怎么能够做这样一种不正常的事情:抑制生长达数十年之久?很明显,身体“必须”如此,否则每一个人都会在早年就死于癌症。那些没有在早年死去的人,不论是出于什么原因,都有可能活下去,繁衍生息,把他们延迟癌症的适应机制遗传给后代。这种演化史观有助于我们理解人体预防癌症的机制,包括它的起源,以及这件事情是多么了不起。探索癌症不发生的机制,可能是了解怎样治疗癌症的关键。
问题
我们为什么会生病——癌症假如我们考虑下人体内每个细胞的生长历史,我们就会发现,控制癌症是一件多么艰巨的任务。以人的肝细胞为例,肝脏里一颗正常的肝细胞,它是从过去存在的某个细胞生长、分裂而来的。在追溯这个肝细胞祖先的途中,我们遇到的细胞越来越不像肝细胞,而越来越像没有分化过的胚胎细胞。在这个细胞的家谱里面,我们最后追溯到了受精卵。就是这个受精卵,分化出了人体的各种细胞。而受精卵的历史完全来源于一条没有尽头的不断分裂着的生殖细胞系。
这个传过无数代的生殖细胞系,在经过产生一个成人身体所必需的几十、上百次分裂之后,产生了一个细胞,比方说肝细胞,它必须在一个多细胞个体的生命过程中扮演一种特殊的角色。它必须做一件它的祖系细胞们从来没有做过的事情:停止分裂。但是如果肝脏受了创伤,它又会再次进行分裂。这种生长和分裂必须被精确地控制在正常肝脏功能所需要的范围以内,而且在正常功能恢复以后必须立即停止下来。
我们为什么会生病——癌症 如果肝脏的上亿个肝细胞中有一个肝细胞的生长和分裂变得任性,而且不受监督地进行下去,它就会变成肿瘤,最后引起致命的生理功能障碍。从这一观点看,生命似乎一直就处在某种程度的前癌状态,它也意味着,必定有某种高明的抗癌机制在为我们工作,在几十年的时间里,人体的十万亿个细胞中不发生癌症岂非更有挑战?!对策
现在,让我们来考虑一个像成人身体这么大的集落。维持包含十万亿个细胞的集落,需要什么样的管理机制呢?从工程学的角度来看,能够胜任该任务的质量管理系统超乎想象。如果一个汽车制造厂需要出厂上万辆汽车,同时保证没有一辆有严重缺陷,那么这个制造厂还是关门大吉。而人体的每一个活细胞都比汽车都更复杂。
想想一个胚胎从最初的单细胞发育到一百个细胞,一千个细胞,一万个,十万个……最后发育成一个拥有十万亿个细胞的成年人的过程中它要面临的难题。绝大多数的细胞都会死亡,然后被其他细胞代替。所有的这些细胞都有一套“持家基因”,用于合成分裂生长所必需的蛋白质;此外,还有一些负责精细调控的基因,在组织成熟不再需要多余细胞的时候,持家基因就会停止合成蛋白质,细胞也停止分裂。如果其中有一个基因偶然发生了突变,无法“感知”到组织的成熟,这个基因将继续制造分裂生长所需要的蛋白质,那么,此时DNA编辑和修复机制便会启动,去纠正这一缺陷。至少,理论上它们应当去纠正这一缺陷。
我们为什么会生病——癌症事实上,只有极少数的突变缺陷最终会表现出来。每个细胞之中还有另外一种安全保障:肿瘤抑制基因,它们可以主动抑制细胞生长。其作用机制并不明确,猜测是破坏了那些异常产生的导致细胞过度分裂的蛋白质。除了细胞内的抗癌机制,细胞之间也有抗癌机制。比如,细胞可以察觉到邻近细胞的错误行为,并分泌某些物质抑制它。
最后,还有免疫系统,一旦它发现局部组织与正常组织不同,它会使用一系列武器把异常生长扼杀在摇篮里。任何一种癌症,必须跨过这许多防线才能长大,从而在临床上显现。癌细胞不同于寄生虫和传染性细菌,它没有足够的时间去积累针对宿主防御机制的反防御系统。它完全来自于细胞调控系统的偶然改变,但癌细胞有无数的机会来突破宿主的防御。
癌症的预防和治疗
我们为什么会生病——癌症如何避免癌症呢?第一,要选好父母。对癌症的易感性,同许多别的疾病一样,是可遗传的。绝大多数癌症都有一定的遗传基础,对于某些癌症,例如一些罕见的儿童癌症、乳腺癌和结肠癌,遗传性尤其高。家族成员中有这类病史的人比别人患病的可能性要高20~30倍。即使把家庭成员共享环境因素这件事情考虑进去,家族遗传的影响仍然十分明显。
第二,在危险中生活:英年早逝,就不大可能患癌症。衰老,意味着细胞内环境和调节能力都在恶化。细胞生长和增殖的激素和局部调节,同一切适应性功能一样,在成年末期效率都会降低。细胞本身会衰老,而且随着心血管、消化和排泄系统的老化,细胞得到的营养和其他必要物质越来越少,甚至清除有害废物的效率也越来越低。一个不可避免的后果就是,它的生长和分裂也无法得到很好的调节了。异常生长逐渐变得更加普遍,而且更加不受控制地散播开来。
癌症的发病率随着年龄增长而增加,这印证了一个重要的演化原理:适应机制只在孕育它们的条件下才体现得最充分。人体控制癌症的机制和许多其他重要的生命功能并不是为了让一个人活到80岁而演化出来的。任何一个80岁人的身体,对人类的基因还有它们的产物而言,都是一种不正常的环境。这种环境在石器时代基本不存在。
我们为什么会生病——癌症更宽泛地讲,现代环境里的一切不利因素都会增加癌症的发病率:X射线和其他电离辐射、新的毒素、高剂量的天然毒素(尼古丁和酒精)、不正常的饮食和其他生活方式,等等。任何创伤和感染都有可能干扰控制癌症的机制。这种干扰可能发生在受伤的部位,或身体的其他地方。细菌可以增加受感染组织的癌症发病率,但病毒的作用可能更强。主要原因是病毒与人体细胞内的单个基因并没有太大的差别,有时病毒可以“整合”到染色体上,仿佛它原来就属于这个地方一样。这种方式可以让它很容易地扰乱细胞的正常运转。病毒,尤其是人类免疫缺陷病毒(HIV),会攻击免疫系统,当然也破坏了免疫系统攻击癌细胞的能力。同细菌和寄生虫一样,病毒也能分泌毒素削弱细胞的各种调控机制。
我们为什么会生病——癌症环境因素和某些癌症之间的关系有时不难理解。含盐过多的食物,酒精度数过高的烈酒,含有致癌物的熏肉或腌肉,都会与胃壁细胞接触而增加胃癌的危险。类似的,烟草中的多种致癌物质会直接影响支气管和肺细胞。阳光会伤害皮肤细胞的基因并导致黑色素瘤的发生。但是,高脂肪食物对乳腺癌和前列腺癌的作用要复杂微妙得多,吸烟与膀胱癌的关系也是如此。
即使肿瘤已经发生乃至出现症状,天然的控制机制,尤其是免疫系统,仍在努力对抗它。这些控制系统仍有可能在对抗中获胜,或者起码抑制肿瘤的生长,阻止其扩散。就算不经治疗,一些癌症也需要相当长的时间才能击倒病人。在极为罕见的情况下,那些似乎不可能治愈的癌症也会自行消失。
癌症和身体之间的对抗在很多方面正如病原体和宿主之间的对抗。两种对立的力量不言自明:癌症的爆发和对癌症的抑制。癌症是一群反抗身体政策的“叛徒”,它们是损害集体利益的自私的寄生虫。但是癌症与感染性病原体的不同之处是,它的成功注定不能持久,因为它无法散播到别的宿主去,宿主的死亡也就意味着它的死亡,它没有后代。这一点对于产生癌症的正常细胞也是如此。当宿主死亡时,只有那些已经传递到下一代中的基因才能存活下去。
我们为什么会生病——癌症癌症是所有不受控制的组织生长的总称。癌症可以来自任何一种具有生长和分裂能力的细胞类型。不同的癌症有不同的肇因。所以癌症成了医学难题无足为奇,而且我们也不大可能找到一种能够包治一切癌症的方法。事实上,我们正在破解癌症的问题上取得进展,然而,将癌症理解为“叛变”的细胞群和宿主之间的冲突,或许有利于我们取得更大的进展。