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北京大学药学院客座教授,清华大学本科,美国杜克大学癌症生物学博士,前跨国制药公司癌症新药开发部实验室负责人。爱好科普、科研和公益事业。作品曾荣获“2015中国好书”、第十一届文津图书奖、第八届吴大猷科学普及著作奖、第四届中国科普作家协会优秀科普作品奖、科技部全国优秀科普作品奖等奖项。
本文摘自《癌症·防御》,李治中(菠萝) 著 中信出版 · 鹦鹉螺出品,2021年7月出版,已授权《中国临床营养网》发布
两个核心风险
患上癌症最大的风险是年龄。之所以岁数越大,患癌概率越高,是因为一个健康细胞变成真正的癌细胞,其实是体内一个漫长的进化过程,有两个前提条件:一是基因突变,二是免疫逃逸。基因突变,让正常细胞变成功能异常的细胞,癌变开始;免疫逃逸,让异常细胞逃脱免疫系统的控制,真正失控。这两件事情要发生都很不容易,都需要时间,而且通常需要很长的时间,据估算,这个时间平均要20 年以上。人活的时间越长,出现基因突变和免疫逃逸的概率就越大,整体患癌的风险也就越大。
每个癌细胞都有基因突变,无一例外。而且癌细胞的突变是非常特殊的,并不是任何基因发生突变都会导致癌变。人的每个细胞有两万多个基因,其中只有几百个与癌症的发生密切相关。这些基因主要和细胞的生长调控有关。根据在正常细胞中的功能不同,这些和癌变相关的基因可以大致分成两大类:致癌基因和抑癌基因。致癌基因平时的功能通常是促进细胞生长,就像汽车的油门。如果出现突变,导致它增加活性,它就会过度刺激细胞生长。抑癌基因平时的功能通常是抑制细胞生长,就像汽车的刹车。如果出现突变,导致它失去活性,它就不再能限制细胞生长。因此,无论是致癌基因的增强突变,还是抑癌基因的失效突变,导致的结果都一样:细胞生长失控,最终发生癌变。一个健康细胞要发生癌变,通常一个突变还不够。现在主流的观点叫“双击理论”,也就是说一个健康细胞要变成癌细胞,至少需要两个突变,通常是一个致癌基因的增强突变,加上一个抑癌基因的失效突变。这其实很容易理解:我们如果想让一辆车完全失控,除了要猛踩油门(致癌基因增强),还得松掉刹车(抑癌基因失效)。基因突变的发生是不可避免的。再健康的人,体内都有无数的突变细胞,无人能例外,因为只要细胞分裂,就一定会带来基因突变。每一天,每个人体内都有无数细胞死亡,也有无数细胞新生。每个人要长大,要活着,体内就需要不断发生细胞分裂,产生各种各样新的细胞, 来替换老化和死亡的细胞。据估计,一个成年人每天体内新产生的细胞数量,高达2000亿到3000亿个。要产生这么多新的细胞,就意味着要进行大量的细胞分裂,每一次细胞分裂都需要把整个细胞的DNA(脱氧核糖核酸)复制一遍。而DNA的复制不是100%准确的,每次复制都肯定会出现一些错误,产生一些突变。所以,细胞分裂得越多,出错机会越大。人活得越久,出错机会也越大。
但身体里出现基因突变的细胞和得癌症,是两个截然不同的概念。每一个健康人身体里,随时都有多达上百万个突变的细胞,其中很多都携带致癌突变,但为什么大家并不会都得癌症呢?因为我们有免疫系统。健康细胞通过积累基因突变,变成有突变的异常细胞,只是癌变的第一步。突变细胞要变成真正的癌细胞,还需要完成重要的一步:逃脱免疫系统的监管和追杀。免疫系统是我们身体里的警察系统,是极其强大的存在。它是我们身体健康的守护神,而且是全能守护神。免疫细胞不仅能干掉侵入人体的各种各样的致病细菌、病毒,也能干掉几乎所有的突变细胞。如果没有它们的话,多数人在幼儿园阶段就会得癌症了。癌症的本质是失控生长。在这个过程中,一个突变的癌细胞需要分裂成一群癌细胞。癌细胞疯狂分裂的时候很容易暴露出其恶性的本质,然后被免疫系统清除掉。就像一个坏蛋想拉拢一群坏蛋组成黑社会,动静肯定是不小的,自然很难躲过警察的法眼,一不小心就被扫黑行动消灭了。因此,出现一个癌细胞不难,但这个癌细胞想要导致癌症是非常难的。真正导致癌症的突变细胞,必须得想方设法躲开免疫细胞的追杀,至少要能暂时潜伏起来,“留得青山在,不怕没柴烧”。
从免疫清除到免疫平衡,再到免疫逃逸,需要癌细胞持续进化。癌细胞不断积累突变,不断试错,直到获得非常特殊的躲避免疫系统的能力。由于人体免疫系统非常强大,这个过程并不容易,绝大多数癌细胞都会失败,即使成功,通常也需要很长的时间。研究发现,癌细胞和免疫细胞在体内的斗争,往往长达数年,甚至数十年。有的时候,在人的一生中,癌细胞甚至可以一直和免疫细胞共存下去,身体也就一辈子都处在“免疫平衡”状态。无论是基因突变,还是免疫逃逸,都需要很多年,而癌症发生需要这两个因素结合在一起,所以癌症整体发生很慢,平均需要20 年以上。最好的例子,是看吸烟导致的肺癌。你也许知道,烟草是1类致癌物, 吸烟是导致肺癌的第一大因素,90%的肺癌都和吸烟(包括二手烟)有关系。在烟草流行之前,肺癌是一种罕见病,但现在它已经是很多国家的第一大癌症类型,包括中国。图1–1 展示了从1900 年以来美国的人均吸烟量和肺癌死亡人数的曲线。我们一眼就能发现,这两条曲线的形状长得几乎一模一样,都是先快速增加,然后快速降低,但肺癌死亡的曲线,往右边平移了20 年左右。也就是说,美国人的抽烟量开始增加的20 多年后,肺癌开始增加,而美国控烟成功、人均吸烟量开始下降的20多年后,肺癌也开始减少。这说明,癌症的发生真的是很漫长的过程。即使一个人每天都吸烟,每天都接触大量1 类致癌物,要患上肺癌平均也需要20多年。很多男性从20来岁开始大量抽烟,到50多岁才会得肺癌。在中国,肺癌患者的平均年龄在65 岁以上,而且年龄越大,风险越大,70 岁以上的老人最危险(见图1–2)。
图 1-1 美国香烟消费数量与肺癌死亡人数的历史曲线图
数据来源:死亡人数:US Mortality Data, 1960-2009, US Mortality Volumes, 1930– 1959, National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention. 香烟消费数量:US Department of Agriculture, 1900–2007.
图 1-2 中国男性肺癌发病率
数据来源:《2000—2014 年中国肿瘤登记地区肺癌发病年龄变化趋势分析》