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肿瘤是机体中正常细胞在不同始动与促进因素长期作用下,所产生的增生与异常分化形成的新生物。随着疾病谱的改变,肿瘤已成为目前导致死亡的常见原因之一,随着现代科学技术的发展和突飞猛进,给科学技术方法研究带来革命性变化,肿瘤逐渐地被看成为一种全身性疾?S纱硕矗琢鲋瘟乒勰畋惴⑸嗣飨缘淖颍琢鲎酆现瘟葡低彻塾υ硕<创酉低彻鄣慕嵌雀莶∪说幕遄纯霾±聿∑谟敕⒄骨魇?有计划地、合理地综合应用现有的各种治疗手段,以期较大幅度地提高病人的生存率,改善病人的生存质量。
1肿瘤发生、发展的系统观
所谓系统是指若干要素按一定的结构相互联系组成具有特定的功能的有机整体,而这个整体本身又是它所从属的一个更大系统的一个组成部分。系统科学的观点,就是要求把研究对象视为系统,把事物的普遍联系和永恒运动看成一个整体过程,全面的把握和控制,综合的探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律,把握住对象的内环境与外环境的关系,以便有效地认识和改造对象[1]。任何系统都是开放的系统,每一个系统的存在都有整体性、层次性及动态平衡性等基本特征。一个生物学意义上的人,也完全可以看成是一个开放系统。这一系统本身就由各个子系统(循环、呼吸、消化等系统)组成,各系统之间并非独立存在,有相互影响、相互制约的作用关系,这一大系统和外界进行不断的物质和能量的交换,借以维持自身的稳态,达到功能的最优化,即生存质量最佳化。所以有学者认为:决定疾病发生发展的,不仅仅在于器官、组织、细胞、基因等各种要素的性能,更重要的是要素和要素之间,系统和环境之间的相互联系和作用,考察疾病的本质,必须把注意和焦点放在相互联系和相互作用上[2]。上述说法就是从系统水平进行考察,而不同局限于单个细胞或基因的功能行为。那么,在肿瘤的发生学上,是否肯定“基因决定论”的观点呢?近几年的研究提出,细胞基因的缺失、突变等导致的细胞生长失控、恶变是发生肿瘤的主要机制。从分子水平看,肿瘤的病因主要有癌基因的激活和抑癌基因的失活,细胞周期调控基因的改变,前者是发病的基础,并通过后者发挥作用。但对于这么一个子系统(核酸系统)的考察,并不能完全解释肿瘤的发生。核酸系统之间,核酸与蛋白质系统之间,核酸与神经-内分泌系统之间,核酸与内、外环境之间均存在着千丝万缕的联系。癌基因的激活和抑癌基因的失活并不会无缘无故发生,研究已表明,肿瘤的发生和发展是一个多基因、多步骤、多因素的渐进过程。环境污染致癌因素的刺激,化学致癌因素如苯、氯霉素、亚硝酸胺的影响,物理致癌因素,肿瘤的病毒病因,其他如人体内分泌失调、遗传、慢性刺激和创伤均可致瘤。而且单因基因突变而产生的肿瘤细胞也未必能发展成肿瘤,在人体这样一个复杂的系统中,神经-内分泌-免疫等内环境随时进行警惕的监视,只有整个大系统紊乱,监视功能障碍,肿瘤细胞才能逃脱系统监视,才能进一步发展。而真正发展到器官的癌变,往往要经历数年甚至几十年的时间,因为一旦系统的功能恢复正常,肿瘤细胞可被机体清除,只有在内外环境的反复作用下,机体各系统功能的紊乱无法再协调一致,才使得肿瘤得以发展甚至转移。综上所述,肿瘤的发生和发展并非“基因决定论”可以完全解决,相反的,只有从系统的整体的水平去考察外界环境和机体的作用,机体自身各个子系统的相互作用,每个子系统内部各要素的相互关系,才能很好地认识其病因和发病机制。
2系统方法论原则对肿瘤治疗的思路指导
进入20世纪之后,医学渐渐进入理性阶段。随着对肿瘤本质认识的不断深入,更由于肿瘤局部治疗方法的停滞不前,局部治疗后预后不佳,使更多的学者意识到局部治疗的弊端。20世纪80年代,恶性肿瘤的治疗方式有手术、放疗、化疗、生物治疗,其中以根治性手术为主,对失去手术机会的中晚期恶性肿瘤只通过单一的放疗或化疗来延长生存期,有效率低,易于复发,治疗手段单一。80年代后期,由于化疗药物的不断推陈出新,肿瘤学理论的不断完善,化疗的地位日益被重视,发展了诱导化疗、术后化疗、放化疗、热化疗等各种综合治疗模式,手术方式也由根治性手术向保守性手术、保留器官功能方向发展,因此,21世纪的肿瘤治疗更注重强调根据病人的身体状况、肿瘤的病理类型、侵犯范围(病期)和发展趋向,有计划合理地应用现有的治疗手段,以期较大幅度的提高治愈率,改善病人的生活质量,肿瘤治疗观念由此发生了根本性的转变,肿瘤综合治疗应运而生[3]。所谓肿瘤综合治疗是指:根据病人的机体状况,肿瘤的病理类型,侵犯范围(病期)和发展趋势,有计划地、合理地应用现有的治疗手段,制定个体化治疗方案,以期大幅度地提高治愈率,改善病人的生存质量[4]。可以说,肿瘤治疗学研究显示出多学科的合作与补充,肿瘤的治疗也已进入综合治疗的时代。按照系统论整体性原理来讲即系统论中各组分相加的和大于各组分的代数和。恶性肿瘤综合治疗个体化的决策,将手术、化疗、放疗、中医中药治疗及生物基因治疗,依照不同病例特点,进行有机组合,以期达到最佳的治疗效果[5]。但它不是将各种治疗手段的简单叠加或随意轮番应用,孰先孰后,孰轻孰重,均要因人而异,要经过多学科的充分讨论协商后决定。在决策过程中,既要注意尽量避免盲目一味强调某一学科在肿瘤治疗中的重要性和单一治疗方法在肿瘤治疗中的过分扩大应用,又要注意各个学科之间的密切合作,相互配合,互补应用,共同来承担对患者的综合治疗。这就要求无论是哪一个学科的医生,都要做到不仅能够了解自己本学科治疗手段的特点和不足,还要了解其他相关学科治疗手段的特点和不足,真正做到心中有数。要能够善于应用其他相关学科的成果和特长来对自己本学科的治疗加以充实、完善和提高。特别是在科学技术迅猛发展和技术更新速度不断加快的今天,及时了解并掌握专业技术的发展动态和引进先进技术并加以应用与创新,以跟上时代和科技发展的步伐。当前,越来越多的肿瘤病人首诊时都选择到肿瘤内科,主要是因为肿瘤内科的医生能够善于接受和利用新的医学研究成果,以病人利益为重,改变过去谁先接诊谁收治的不规范医疗行为,在对肿瘤病人的诊断以及设计和规划总体治疗策略上起到了主导作用,不仅能够使肿瘤病人真正享受到现代肿瘤综合治疗模式与治疗方案个体化所带来的益处,而且也充分体现了社会的文明进步与人文关怀[6~13]。我们在临床工作中必须要按照医学伦理学“医乃仁术”和“循证医学”,谨慎、准确和明智地应用当前所能获得的最好的研究证据,结合个人的专业技能和多年的临床经验,考虑病人的经济承受能力和意愿,并将此结合最优化的原则来作出具体的治疗决策。例如目前放化疗综合治疗的临床应用多集中于头颈部癌、食管癌、乳腺癌以及肺癌中,通过放化疗综合治疗所获得的较高的局控率和较晚发生远处转移,为我们提供了一条中晚期恶性肿瘤治疗的新途径。静脉化疗起到了全身治疗的目的-在于彻底清除微小转移灶,放疗作为一种局部治疗,二者联合应用的优点不言而喻,中晚期恶性肿瘤传统的单一治疗模式已远远不能适应目前临床要求,放化疗综合治疗不仅提高生存率,对延缓发生远处转移也显示出了不可比拟的优越性,尤其是同期放化疗的应用将中晚期恶性肿瘤的治疗带上一个新的台阶[14]。
随着分子生物学技术的发展,作为生物医学前沿的人类基因组计划研究步入实质性阶段,基因治疗肿瘤成为热门。基因治疗能否给人类带来巨大的革命,已成为现代医学大家的研究方向。所谓基因治疗是指把目的基因导入靶细胞和宿主体内,通过基因组合,成为宿主遗传物质的一部分,纠正错误的基因表达和基因表达的错误,以达到治疗的目的[15]。通常包括四方面的内容:基因修正-纠正缺陷基因的突变碱基序列;基因置换-由正常基因换掉疾病基因;基因修饰-将目的基因导入病变细胞的基因,其表达产物用以修饰缺陷基因导致的细胞功能异常,或使正常功能得以加强;基因失活-应用反义技术封闭不该表达的基因,以抑制有害基因,或直接抑制有害基因的表达。虽然就基因治疗的概念来说,体现的是分子水平的基本理论和原则,但其治疗的目的是为了抑制肿瘤的生长或达到逆转、杀死肿瘤细胞,所以在治疗过程中仍需考虑所作用的个体系统,如外界的环境因素,机体的内环境和免疫功能的影响等。因为将基因导入细胞,使正常基因得以表达,或使病变基因不表达,或诱导已有的肿瘤细胞分化、凋亡,都不是单单一个分子水平可以解决的。例如将反义基因导入细胞,以封闭有害基因的表达,在体外实验中,所要观察的指标限于细胞水平,如基因转染的百分率,对肿瘤细胞生长和抑制率等。但一旦进入体内实验阶段,就不能不考虑机体的整体性,如反义核苷酸对肿瘤细胞有抑制作用,那么对正常细胞或组织器官是否有毒性作用呢?在体内,在各种调节机制的作用下或各种核酸酶等水解酶的作用下,反义核苷酸是否能成功地进入细胞封闭有害基因呢?再如用逆转录病毒载体介导的基因转移有效性高并容易获得稳定表达,但这一插入突变是否会引起潜在的癌基因激活,从而又引发新的肿瘤呢?显然,在肿瘤的基因治疗的研究中,在体外细胞水平中有良好的效应,但进入机体系统中,其效果不一定良好,而且历史上也有基因治疗失败的例子。这正是因为人体是一个复杂的系统,各个子系统之间有复杂的相互关系,而肿瘤的发生和发展也并非由基因单独决定,如果单从基因这一方面去考虑,而忽略了治疗所处的整体环境,忽略了治疗应采取的整体措施,往往会导致实验的失败。任何对肿瘤疾病的治疗方法需经过人体内试验,要从系统和整体的水平观察治疗有效性和可能存在的副作用,肿瘤基因治疗也需遵循系统观点,用整体性、动态性、联系性的原理,达到最佳的预期效果。但在实际工作中,尚有许多疑难问题,对于这些问题解决离不开系统科学观的支持,我们不能忽视机体的整体性,不能用局限、部分、分子细胞水平来以偏概全,只有用系统的环境中解决这些难题,才会有实用价值和临床价值。所以从肿瘤的综合治疗可以看出,综合手术、化疗、放疗及生物基因治疗、中医中药治疗、内分泌治疗等手段,依据具体情况具体分析的原则,针对具体的病例,制订相应的个性化的治疗方案,最终达到最佳综合疗效,在某些领域已显示了令人鼓舞的前景。随着人类基因组计划的完成,人类表观基因组协会(humnanepigenomeconsortium,HEC)在2003年10月正式宣布开始实施人类表观基因组计划(humanepigenomeproiect,HEP),通过大规模检测人类基因组,基因组学研究进入一个新的阶段,也为解开生命奥秘及征服肿瘤等疾病带来了希望[16]。人类攻克癌症近在咫尺,但仍有很长的路要走,尚有不少难题有待在今后实践中予研究解决。让我们记住著名的系统科学家拉兹洛教授的话:“今天我们正目睹一场思维方式的转化:转向严谨精细而又整体的理论。这就是说:要构成拥有它们自己的性质和关系集成的集合体,按照同整体联系在一起的事实和事件来思考。”[17]。
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介入治疗的原理
在进行肿瘤血管插管介入治疗时,利用电子计算机数字减影X线血管造影机(简称DSA)的数字化技术,影响操作的其他器官及软组织的影像,清晰地显示导管在血管内的行走路径,引导医师非常精确地将导管插入供养肿瘤的血管,向肿瘤部位注入抗癌药物或用栓堵物栓塞肿瘤血管,造成肿瘤缺血坏死,取得不开刀治疗恶性肿瘤的效果。
在DSA下介入治疗恶性肿瘤
1.向肿瘤供血血管灌注抗肿瘤药物杀灭肿瘤细胞。由于在DSA的引导下直接向肿瘤灌注抗癌药物,使肿瘤局部细胞毒药物浓度很高,而对全身其他器官组织受影响很小,所以抗肿瘤药物治疗针对性强、治疗效果好。如果介入治疗时在体表皮下埋一个药盒,以后通过药盒多次向肿瘤部位灌注药物或栓堵肿瘤血管,治疗操作方便,不用反复上机治疗,可减少放射线的照射,为患者节省费用。
2.栓堵肿瘤血管“饿死”肿瘤。DSA下,用明胶海绵、碘化油或不锈钢圈等材料,栓堵肿瘤血管,阻断肿瘤血供,饿死肿瘤,取得与外科手术切除一样的效果。
3.放置支架解除肿瘤造成的管道梗阻。恶性肿瘤可以向管腔内生长,挤压管道,造成管道狭窄,使内容物不能通过,引起临床严重的梗阻症状。如,食管癌引起食管狭窄患者不能进食;胰头癌压迫胆管、胆管癌阻塞胆管,使胆汁不排出,引起阻塞性黄疸;肺癌肿块阻塞大气管,导致患者呼吸困难等。医师可在DSA或内镜下在肿瘤狭窄部位置入金属支架,解除管道梗阻,改善病人症状,提高肿瘤病人的生存质量。
4.寻找出血部位,治疗肿瘤大出血。许多恶性肿瘤在生长转移过程中可侵犯大血管,导致内脏大出血,如肝癌破裂出血、肺癌的大咯血、消化道肿瘤大出血等均可引起严重的失血性休克,导致患者死亡。医师可在DSA下寻找出血部位,用明胶海绵等栓堵出血血管,治疗大出血,挽救患者生命。
肿瘤介入治疗的优点
1.仅经过皮肤穿刺插管即可完成诊断治疗,微创性,痛苦小。
2.可重复性强,在一次治疗不彻底或肿瘤复发时,可经同样途径多次治疗。
3.因为治疗操作是在DSA下进行的,穿刺插管准确性高。
4.由于是微创技术,且是局部用药或栓塞,所以与外科手术及全身化疗相比,并发症及不良反应均小得多。
5.治疗效果好,对于不适应外科手术及全身化疗的肿瘤,如对中晚期肝癌、肺癌治疗效果优于传统疗法。
6.可与外科相互配合,对体积较大的肿瘤,术前进行介入治疗,可提高肿瘤的手术切除率,减少术中出血;中晚期肿瘤手术后辅助介入治疗,可以提高肿瘤的治愈率。
介入治疗适应证
1.全身各器官的恶性肿瘤以及部分良性肿瘤和血管瘤,尤其对中晚期肝癌、肺癌、妇科肿瘤、膀胱癌、中晚期胃癌、大肠癌、四肢软组织肉瘤等具有良好的治疗效果。
2.对于手术切除困难的肿瘤,可先经介入治疗,使肿瘤缩小后再行手术,可完整切除肿瘤。
3.对于手术切除不彻底,伴有淋巴结转移,体内有肿瘤组织残留的病人,术后行介入治疗,可消灭残留病灶,减少术后复发。
4.食管癌导致吞咽困难,不能进食;胰腺癌、胆管癌等导致胆管道狭窄引发阻塞性黄疸等肿瘤性管道狭窄,可进行放置支架治疗,解除梗阻。
1.清热解毒法:应用于邪实正气未衰,多为各种肿瘤早期及体质较强壮者,发热身痛,口干舌燥,便秘尿黄,病变局部红肿,灼热而痛,舌红或降,舌苔黄,脉弦数。治宜:清热解毒,软坚化结。基础方:金银花、连翘、山豆根、射干、板兰根、蒲公英、黄连、等组方。
2.软坚散结法:应用于乳腺肿瘤、淋巴结及甲状腺肿瘤等,病变局部可触及肿块,按之坚硬,不痛不痒,舌质晦暗,舌苔腻,脉滑。治宜:软坚散结,消瘿散瘤。基础方:昆布、海藻、三棱、莪术、夏枯草、半夏、陈皮、浙贝、连翘等组方。
3.活血化瘀法:应用于肝脏、结肠、卵巢、腹腔肿瘤,多见胸胁腹部刺痛有定处,肿块坚硬,心中烦热,便干尿涩,舌紫有瘀斑,脉弦。治宜:活血化瘀,散瘀消积。基础方:桃仁、红花、丹参、赤芍、乳香、没药、郁金、白芍、苏木、桂枝、马钱子、制草乌等组方。
4.生津润燥法:应用于各种肿瘤病人,出现咽干、口干、舌燥等热毒伤阴,津液受损之患者,舌红少津,脉细数。治宜:生津润燥,养阴止渴。基础方:生地、元参、石斛、天花粉、芦根等组方。
5.健脾和胃法:应用于各种肿瘤病人,脾胃虚弱,腹痛且胀,不思饮食,四肢疲乏,苔白滑,脉沉细。治宜:健脾和胃。基础方:党参、白术、茯苓、苡米、甘草、陈皮、半夏、广木香、砂仁等组方。
6.补气养血法:应用于各种肿瘤病人,少气懒言,乏力自汗,面色淡白或萎黄,舌淡而嫩,脉细弱。治宜:补气养血。基础方:黄芪、西洋参、党参、生地、丹参、阿胶、三七粉、黄精、紫河车、龙眼肉、红枣、太子参等组方。
7.滋补肝肾法:应用于各种肿瘤病人,机体衰弱,全身疲乏,精神不振,心悸,气短,舌红少苔,脉细数。治宜:滋补肝肾。基础方:枸杞子、菟丝子、杜仲、女贞子、山萸肉等组方。
讨论
所谓肿瘤综合治疗就是根据肿瘤的病理类型、侵犯范围和发展趋向,结合病人的机体状况,合理地应用现有治疗手段,以最经济的方式,适当的治疗费用,给肿瘤患者提供最合适的治疗方法,使痛苦和并发症降低到最少,并获得最佳的生活质量。
恶性肿瘤缘何要选择综合治疗
首先,恶性肿瘤通常是一种全身性疾病的局部表现,发生发展的机制远未完全阐明,尚不能够像感染、代谢失调、营养缺乏等疾病一样进行有效的治疗。只能针对其发病的不同环节、不同阶段进行干预治疗,即需要在不同阶段采用不同的治疗。
其次,现有的每一种肿瘤治疗方法都有其本身的局限性:手术治疗能一次性消除尚未播散的局限性肿瘤,但多数情况是单靠手术治疗不能控制复发和转移。以解剖学为基础的广泛根治术切除所有癌细胞的概念多数情况下是不切实际的。放射技术和方法的改进,例如有些医院开展的三维调强适形放疗使许多肿瘤能得到治愈。而且它的应用受到解剖部位的限制比手术少,但常常是瘤床及邻近正常组织难以耐受根治剂量的放疗。
随着抗癌新药的不断问世,使化疗对某些肿瘤已取得相当高的治愈率,但目前单独应用在多数肿瘤处于低姑息水平,选择性杀伤或抑制癌细胞的作用不强,毒性作用较大,成为限制用量、阻碍药效发挥的障碍。生物治疗、中医中药治疗作用有限,只能发挥辅助作用。肿瘤的靶向治疗和基因治疗也显示出很好的应用前景,但临床实际应用并不理想。而选用综合治疗,能够减轻相互的毒副作用,增强疗效。
治疗过度影响生活质量
李女士是某医院的一名职工,体检发现乳腺癌后,医院安排了最好的专家给她做了根治术。手术后做了放疗,放疗后接着又做了几个疗程化疗,应该说是非常彻底了。可是,这一连串的治疗后3个月,胸部CT发现纵膈内有肿大的淋巴结,医生认为转移的可能性大,如果再做纵膈的放疗和全身化疗,病人能接受吗?
想想爱人才40岁出头,家人不忍心就这样放弃治疗,坚持给她继续放、化疗,半年后病人相继发生肝转移、骨转移,体质越来越差,接着腹腔转移,胸腔转移,全身转移,机体已经没有抵抗力与癌症抗衡。
肿瘤的治疗应当以提高“生活质量”为核心,来选择个体化的治疗方案。人不是机器,容不得反复折腾,需要调整,休养生息。像李女士后期再选择放、化疗,已经没有多大意义,因为这些治疗对人体免疫系统的摧毁是毁灭性的。现在病人及家属有一种误解,认为患了癌症就要彻底治疗。有些癌肿处于早期时,单用手术治疗就可治愈,不必再加放疗或化疗,例如早期皮肤癌、宫颈癌、声带癌,手术治愈率已接近100%,再加别的治疗是多余的,综合治疗只会画蛇添足,劳民伤财。
综合治疗并不是就意味着作用越大、越有效。医生指出,Ⅰ期乳腺癌就不主张术后放疗,放疗反而可能降低生存率。Ⅰ、Ⅱ期及早Ⅲ期非小细胞肺癌术后也不主张放疗,因为术后放疗不能提高生存率,反而会降低生存质量。包膜完整的肾癌病人,淋巴结无转移,肾静脉无癌栓,术后也不必对肾区放疗,因为这种病人几乎不会局部复发。
癌症晚期也不必太消极
来自湖南岳阳的鲍先生身患肺癌,合并纵膈淋巴结转移、上腔静脉综合征、骨转移,家人和他对接踵而来的坏结果全都失去了信心,他自己都觉得再做任何治疗,都是费钱不讨好的事。家人为了寻求一个安心,还是决定到医生咨询一下。医生接诊后认为通过合理的治疗,也可以达到一定的满意效果。
经过医生的悉心开导,鲍先生接受了医生的建议,首先上了三个周期的化疗,癌症病变得到有效控制。化疗后做三维适形放疗,对胸腔内原发病灶像攻碉堡一样,对残存病灶进行毁灭性的打击,接着给于生物调剂治疗及中药清热解毒治疗,使病变完全控制,几个月后患者病情逐步恢复,出院后已能基本参加工作。尽管一年半后发现脑转移,又再次化疗和放疗,治疗后4个月,鲍先生高兴地告诉医生,现在他能自己开车出去旅游了。
虽然晚期癌症患者通过治疗并不能根治,但对于这样的患者并不是就一定选择放弃。
治疗癌症,社会及个人都应理性化
选择治疗手段的时间、顺序,包括药物种类、剂量等等都与疗效密切有关,目前专家们正着手有关肿瘤综合治疗临床路径的研究,围绕改善癌症患者生活质量,提高生存率为目标,来选择经济、合适的治疗方法,努力减少患者痛苦和降低并发症。
关键词:肿瘤微环境;免疫疗法;免疫抑制;肿瘤屏障;抗癌治疗;检查点阻断;嵌合抗原受体T细胞
中图分类号:R730.3 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)07-0175-03
目前,对肿瘤的生物特征、治疗方法的重心已由肿瘤本身变为肿瘤和肿瘤细胞生活的内环境,即肿瘤微环境(tumormicroenvironment, TME)。作为肿瘤细胞和相邻组织之间的部位,肿瘤微环境具有多种特殊的理化环境:如低氧、低pH、高间质液压(interstitial fluid pressure, IFP)、血管高渗透等,这些特征对肿瘤保持自身存活、增殖并转移有着重要影响,也是讨论“微环境―肿瘤细胞相互作用”的重点。完整肿瘤微环境的组成包括细胞外基质(extracellular matrix,ECM)、可溶性分子,和细胞基质细胞(stormal cells)[1]。其中研究最为集中、作用最为显著的是巨噬细胞、树突状细胞(dendriticcell,DC cells)、T 细胞等多种免疫细胞及IL-10、促血管生成因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等细胞因子。这些因子影响了嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor T cell, CAR-T)疗法等免疫疗法的效果,但同时其作为肿瘤细胞与周围环境交流的靶点,也为将来的治疗方法提供了新思路。
1 肿瘤微环境
随着近年研究的深入,微环境影响肿瘤的免疫机制也逐渐明晰,大致可以分为调节肿瘤理化特征、构造适宜肿瘤生存的环境,及促进肿瘤扩散转移。为了实现这些目标,微环境利用了多种调控因子与内在免疫系统的作用。这种肿瘤细胞与环境的信号交流(cross-talk)在微环境中起到了重要作用,有研究者将ECM、微血管和免疫系统的关系描述为复合进化(co-evolution),以强调其相互作用[2]。
2 肿瘤微环境(TME)的理化特征
(1)肿瘤血管(tumor vasculature)。肿瘤组织的血管因其特殊的性质,影响了多种微环境特征的形成,被认为是肿瘤的关键性质之一。TME中的血管与正常组织的血管相比生长空间有限,但又因为肿瘤快速的增长需要氧气与营养物质的输送,产生了大量的血管。根据Rakesh Jain描绘的肿瘤结构,肿瘤内部的血管解剖结构发生变动,总体排列杂乱,大量血管受到挤压,产生了间质高压(IFP)的现象。同时,随着肿瘤的体积膨胀,部分组织离开了血管组织,加重了缺氧的现象。(2)酸性环境。微环境的缺氧特点导致肿瘤细胞的葡萄糖分解只能进行无氧代谢途径,该途径产生的乳酸降低了组织的pH。新近研究也指出肿瘤细胞使用细胞膜上的V-ATPase离子交换体将H+泵出胞体外部,从而避免酸中毒。(3)免疫细胞和生物因子。癌细胞中存在的丰富的免疫细胞的生物因子直接或间接地影响了TME的特性。当肿瘤生长到1mm3时,会产生血管活性因子(VEGR)促进血管的生成。也有研究指出肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)可以参与相关细胞因子的生成。另外多种免疫细胞:包括调节性T细胞(Tregs),髓源性抑制细胞(MDSC)都可分泌IL-10, IL-35, TGF-β1及FGL2 抑制T淋巴细胞、NK细胞和树突状细胞(DCs)的免疫作用。临床研究中TAM与肿瘤微环境的关系也有了较为集中的进展。随着对于炎症的深入了解,慢性炎症,或“阴性炎症”对癌症的诱导作用逐渐明显,科W界发现炎症增强了肿瘤的遗传不稳定性。对于其具体机理,有猜测与病灶处聚集的TAM等免疫细胞有关。免疫细胞能在特别条件下通过活性氧和活性氮类化合物产生高度活性的化合物,导致组织上皮细胞的突变。(4)肿瘤的适应性。肿瘤不仅可以利用趋化因子使免疫细胞(K细胞、髓源抑制性细胞、巨噬细胞等)和成纤维细胞(fibroblasts)等非免疫细胞创造适宜的微环境,也能利用细胞因子适应逆境。肿瘤细胞利用缺氧诱导因子(hypoxia-induciblefactor-1αHIF-1α)来适应TME缺氧已被实验证明。HIF-1α可以稳定VEGF的mRNA,增加其转录。实验还指出肿瘤缺氧导致HIF-1α高表达,得以在缺氧条件下存活的同时继续无氧分解葡萄糖,降低pH。而酸性环境有利于囊泡对VEGF的摄取,促进血管生成,从而加强上述过程。这一由各个理化特征相关联而形成的正反馈链,再次证明了肿瘤与其微环境的整体性[3]。TME中的细胞和细胞因子图1所示。
3 肿瘤微环境对治疗的影响
传统的肿瘤治疗手段,无论是化疗,放疗,手术,或是肿瘤基因靶向疗法,都难以在持久性和抗复发性上有太大的建树,其治疗效率也会从不同程度上受到TME的干扰[4]。
3.1 TME理化特征影响抗癌治疗效果
肿瘤屏障。对于实体瘤的治疗,肿瘤屏障是阻碍有效治疗的一大因素,前文所述的TME特征都参与了肿瘤屏障的构成。由于肿瘤血管的特殊性,试图静脉输送药物控制肿瘤的治疗手段成效往往不高。间质高压(IFP)使得血液负载分子难以通过压力差扩散进肿瘤细胞中,往往被致密的ECM阻拦或是被组织渗出液冲洗掉。
3.2 TME对免疫疗法的影响
免疫疗法是对于传统抗癌手段的突破,也是当下癌症治疗的新星。但是虽然与传统疗法相比免疫疗法在特异性、持久性上都有较好的表现,但其治疗效果仍然深受TME理化以及细胞因子环境的影响(根据新近研究仍认为以抑制作用为主)。当下的免疫疗法大致可以分为两类:抗体疗法和细胞疗法,以下将从这两个方面展开讨论[5]。
(1)抗体疗法。抗体疗法(或称干预疗法)在目前主要着眼于检查点阻断剂(Check Point Inhibitors),主要选择的靶点是CTLA-4或PD-1/PD-L1。在人体正常的免疫活动中,激活T细胞还需要T细胞膜表面的CD28与抗原提呈细胞(大多数是DC cells)表面的B7分子相结合产生的共刺激信号。鉴于TME中的Treg大量表达与CD28同源性强的CTLA-4,TME能抑制T-cells的共刺激信号,从而逃避自身免疫。所以该免疫疗法使用anti-CTLA-4 antibody耗尽TME中的CT LA antigen,让T-cells得以激活,针对该靶点的药ipilimumab已被FDA批准。针对另一个靶点,当上皮细胞、肿瘤细胞等细胞接触到Th 1免疫反应产生的IFN-γ时,它们就可以上调表达PD-1的配体PD-L1。药物只需阻断PD-1/PD-L1免疫检查点即可。但近来研究表明,对于一些低表达或不表达PD-1/PD-L1的肿瘤,该疗法的效果有限。
(2)细胞疗法。细胞疗法,包括过继免疫,是将人体自身的免疫细胞取出在体外培养后回输入人体发挥免疫作用。做过的尝试有将浸润淋巴细胞(TIL)分离出来,加入淋巴因子IL-2激活淋巴细胞对肿瘤的杀伤性,即LAK疗法;同理,该类型的还有CIK,CIK-DC疗法;该疗法在黑色素瘤中客观反应率高达50%-70%。但由于难以分离新鲜肿瘤组织,难以广泛使用。且免疫检查点,Treg等TME的抑制因素也影响了治疗效果。现在研究的热点主要是嵌合抗原受体T细胞(Chimeric antigen receptor T cell, CAR-T)。由CAR(ScFv单链抗体与ITAM融合)修饰的T cells能跳过MHC,利用CAR与TCR的信号分子使T cells特异性活化,完成增殖和杀伤。虽然CAR-T特异性好,但是目前在实体瘤方面难有进展。鉴于CAR-T目前在体瘤和血液肿瘤中治疗效果的差异大,有理由相信实体瘤的肿瘤屏障影响了CAR-T的疗效。与血液肿瘤相比,实体瘤缺乏特异性靶点,肿瘤的免疫逃逸较难解决。并且,实体瘤肿瘤体积大,具有典型的TME理化特点,导致T cells难以趋化,也难以渗透致密的ECM进入肿瘤发挥效用。
4 针对微环境改善治疗手段
TME为肿瘤治疗带来诸多困难的同时也为将来药物、治疗方法的设计提供了良好的靶点和思路。其中常常被提及的就是联合治疗,即不再强调免疫疗法一枝独秀的地位,而是将其与传统的治疗手段结合起来,让化疗、放疗,和手术破解肿瘤屏障,实现免疫疗法的高效。早在1966年Stanley E. Order就提出先对实质性肿瘤进行小剂量辐射,让肿瘤屏障的效果减弱;再使用单克隆抗体进行免疫治疗。事实上科学界也有大量实验把目光转向了上文提到的VEGR,即血管活性因子。虽然试验中anti-VEGF antibody存活率提升效果不及预期,但将其作为潜在的辅助免疫疗法的手段,即先用anti-VEGFantibody技术诱使血管正常化(vasculature normalization)再进行免疫治疗不失为一种有潜力的方法[6]。
5 结语
对细胞微环境的理解标志着人类对于肿瘤的实质的认识又上了一个新台阶。与传统的观点不同,我们不能将肿瘤与它周围的“生态系统”分隔开,而是要意识到肿瘤及其基质,和多种瘤内细胞,细胞因子是一个整体。而肿瘤也不能简单地看做由于基因异常所致的组织增生物,而是要理解肿瘤如何利用微环境的特性躲避自身免疫,增殖并转移。理解这些特征,其根本目的还是要补充、改良现有的治疗手段:
(1)肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)随着人们对TME了解的深入吸引了越来越多的注意。CSCs与成纤维细胞,转移生长因子(TGF)和TCM等TME中肿瘤转移相关细胞、因子的关联还需要更深入的探究。深入了解肿瘤干细胞对于控制肿瘤转移、复发,提高患者长期存活率有重要意义。(2)TME的特征为治疗造成了阻碍,但也是双刃剑。TME鲜明的特征为诊断提供了很大的机遇,如Hiratsuka et al. 发现肺部肿瘤在转移前会上调表达基因金属蛋白酶-9(MMP-9)。已有研究以此为靶点设计纳米材料,试图实现肿瘤的精确定位。对于治疗而言,无论是通过TME直接锚定肿瘤细胞,还是通过作用于TME间接抑制肿瘤细胞,微环境都提供了相当多的可能。纳米材料在利用TME特点方面,研究人员设计了纳米粒子作为载体,将药物加载与内部或是修饰在表面,已报告有增强靶向性,延长半衰期等特点。
参考文献
[1]F. Klemm, J.A. Joyce, Microenvironmental regulation of therapeutic response in cancer, Trends Cell Biol,2015(4):198-213.
[2]C. Devaud, et al., Immune modulation of the tumor microenvironment for enhancing cancer immunotherapy, Oncoimmunology,2013(8):259-261.
[3]Junittila MR, de Sauvage FJ. Influence of tomour micro-environment heterogeneity on therapeutic response[J].Nature,2013,(7467):346-354.
[4]Zhang Baihong, Yue Hongyun, The mechanism of immune microenvironment in cancer development, Modern Oncology,2015(06):862-864.