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癌细胞最终长成癌症的艰辛历程(内忧篇)

(2017-12-16 20:48:18) 下一个


癌细胞最终长成癌症的艰辛
历程(内忧篇)[修改版2.5]

这篇是属于大众化、科普性质的文字,如果使用的类比和一些粗略的数据和现在的最新理论有冲突,请有心人提出来,咱们可以讨论商榷。

谈癌细胞,那是谈虎色变。这个家伙不得了,每年致人死地的杀手里,可是高居榜首的头几名。不过,这次站在癌细胞的立场,谈谈癌细胞最终长成癌症实体的艰历程,那可以说内忧外患的麻烦一点也不少啊。条件许可的话,争取写成一个系列。这篇算是开篇的[内忧篇]主要从细胞自身的的遗传背景[Genentic Makeup]入手来展开咱的话题。

身体里的癌细胞不断的被产生出来,又不断的被清除,绝大多数的情况下癌细胞是失败的一方。但是,道高一尺,魔高一丈,癌细胞这个小魔头也在思量着、学习着,怎么能够躲过被清除的厄运。

先从正常的数字说起。正常成人有大约10万亿个体细胞;每一克或一立方厘米的肝组织细胞或肾组织细胞2.5-3亿个之众。每一个细胞内的基因组DNA碱基数目达32亿之多。据说用32亿个字母写书的话,足以写一本战争与和平的信息量相当的书。咱这里就不惊叹生物体的奥妙了。

下面有必要首先明确些一些基本概念。

癌细胞可以是单个的癌细胞,或者没有长成势的为数不多的小群细胞,初生的癌细胞恶性度可以不是非常高;也可以是长在的癌症瘤体里面的细胞,恶性生长的能力达超一流的水准

癌症则是癌细胞生长集聚到了一定的数量。身体靠自身机制已经无法控制其恶性生长的一种状况。这种情况下就是一般所谓的得了癌症。

10万亿个正常成人的体细胞,都是从单一的一个受精卵来的,咱们都不能不惊叹这细胞的精确性了,复制出了10万亿之众都不怎么出错,所以正常人能够活的好好的。但是,话又要说回来,这十万亿之众的细胞,能一点都不出一点问题,这好像也完全办不到,这就是现在咱们要讨论的小概率的事件了。就是亿分之一的细胞出了问题,虽然比例不可想象的低,那也有应该有10问题细胞

正常的情况下,细胞内有一整套的自保装置,也可以说成是自毁装置,或者用把人锁起来的镣铐形象化的来表达。一些细胞不正常了或者简单说就是没有用了,那就得下地狱伺候。如果不能或是不愿意彻底的毁掉、除掉的话那就铐起来放到大牢,让它们把坐穿一直到到老死。所以啊这10万个 问题细胞不停的产生,又不停的消亡或正常人的机体暂时也就相安无事。

人体的组织器官永远都是处于于一个动态的过程,不停的有细胞死亡,又不停的产生新的细胞替代。正常的情况下,细胞不会无缘无故的分裂生长,得要有生长信号的刺激。细胞受生长因子的刺激生长,有点像咱们开车的时候踩油门,一脚油门踩下去,车子开始动起来了。正常情况下,车子开起来了,速度有控制,还得有刹车的配合,该快的时候快,该慢下来避开障碍、要转弯的时候,就得踩刹车减速,不能横冲直闯的。咱们的细胞里面还真的有这种对应的刹车装置,叫生长抑制因子。负责细胞生长的时候,适时的调整速度。使细胞生长不快不慢,恰到好处。

细胞的所有活动,都是受遗传的基因控制的。上面提道的问题细胞,如果是其中有些遗传基因发生了变异,发生了突变。突变后产生过量的或超过正常的生长信号,踩油门的力加大。生长抑制因子没有及时的跟进,刹车的装置跟不上;或者反过来,生长因子没有变,生长抑制因子没有了;那汽车就只好一直加速行驶,停不下来了。发生这样改变的细胞,就已经可以称之为初生的肿瘤或是癌细胞了。这就是这些细胞获得可以持续生长的首个遗传改变,只能不停的长,不能停下来。

这个时候还不需要真正的担心害怕,因为这些细胞身上的剩下的自毁机制的魔咒镣铐还没有完全解除。当它们的行为怪异得超过了一定的限度,轻则面临被”[Growth rest],重则面临自毁机制倒计时启动[Apoptosis, 细胞凋亡]。结果是绝大部分的这类问题细胞,或或初生的癌细胞遭被斩被关的命运。

但是啊,癌细胞们是一个个的各自为政的小魔头。它们不在乎一城一地的得失,它们和机体慢慢地比时间、比数量。革命的先烈英勇就义了,只要留下有它们的火种或是又有新来的火种,它们就在那里思量着,怎么样想办法,去挣脱掉加在它们身上剩下的魔咒镣铐

[Apoptosis, 细胞凋亡],细胞凋亡是所有正常细胞具备的一种正常的、又是崇高和伟大的机制。这种机制由一整套基因,有序的控制着。当细胞受损,细胞发现自己已经无力完成自己的正常功能,活在世界上对机体已经是多余的或者是有害的情况下,细胞就会崇高和伟大得开启这种机制,令自己进入自毁的程序,对自己行自杀处置。而且,在自杀的过程中,还会把自己的残余放进包装袋里,不对环境造成污染。

有些比较狡猾的癌细胞小魔头,就在打是不是能够关掉这个伟大的机制坏主意了。管细胞凋亡的是一组有序的基因,恐怕有十几、几十、不知道有没有上百的不同成分。把其中某个某些关键的基因给突变掉,让这个、这些基因的功能丧失掉。这个癌细胞小魔头就又胜利了一个新的轮回,起码这个癌细胞小魔头聪明了一把,知道自己对机体没有用的情况下,可以不需要悲惨的去自杀,把自己送进坟墓了。能够活下来那就可以继续的分裂繁殖。

接下来还得再对另一魔咒,细胞老化[Senescence, or Aging]的正常程序使出杀手锏。正常的细胞按其正常的机制可以分裂大约50次左右。细胞每分裂一次,为了记住细胞分裂了多少次,老天爷的安排要给细胞记点,要把染色体的末端剪掉一小片段。染色体的末端虽然没有实实在在的基因成分,没有能参加编码产生蛋白质的序列,但是其长短却是决定细胞年轻还是年老非常重要的指标。细胞分裂的越多,末端就变得越短。当染色体的末端短到最低限度的长度,细胞就无法再分裂了,也就是细胞老化了。这个魔咒对癌细胞来说那是太要命了,就算是细胞可以不死,细胞也不能无止境的分裂。

别说啊,咱细胞里面还什么都有,藏着掖着一种非常罕用的复位机制,一般只在产生生殖细胞的时候才拿出来用用。这样咱们人类和动物的下一代,才可以和亲代活差不多长的年限。这种机制可以把细胞的末端因为分裂切掉的片段重新加上或复位到上帝规定的、原来的长度。这样的机制一旦被唤醒,起作用了,那细胞就可以永远保持年轻了,再怎么分裂也没有有老化的问题了。那个失去自杀基因的癌细胞魔头,弄得整个细胞的基因组乱了套,细胞里面乱成了一团。这个管末端复位的基因,混乱的时候受某种调变机制的错误命令的启动,也出来活动了。这样癌细胞魔头就获得的超过三次以上重要的遗传调变,这个时候所谓的癌细胞,也就可以说是一个成熟的[full bloom]癌细胞了。英文称这种细胞获得了[replicative immortality]的特性,可以无限分裂,再也不受分裂次数的限制,成了不朽永生的超级细胞了

接下来还有两项和营养的供应有关的机制,如果细胞同时或分别获得的话,癌细胞达到顶级的恶性度。

癌细胞从一小群,长成有一定大小的实体瘤。仅仅靠周围血管弥散过来的营养和氧气,已经不足以支撑瘤体中央部位给养的供应和消耗了。就像建一座新城一样,新城的里面和外界得要铺设道路和外界沟通,这样给养和供应才可以源源不断的送过来。增强的血管生成因子[angiogenesis]遗传调变得跟上细胞生长的速度。这样血管源源不断的伸入实体瘤,有如敷设了道路通向了实体瘤的每一个角落,这样实体瘤就不会因为缺水、缺电、缺食物、缺基本物品而停止生长了。这个时候的癌细胞魔头,就在那里微笑了,它们真的胜利了,搭建起了它们坚实、牢固的殖民地了!

最后一个获取的机制是途迁功能获得。本来癌细胞在一个地方生长,已经熟悉的当地的情况。一般的情况下,它们不容易搬迁到另外的不熟悉地方去生活。一旦它们获得了新的遗传改变,让他们容易在新的地方定居下来,在当地要钱要粮,发展壮大。这个过程称之为,浸润和转移赘生,英文称之为[invasion and metastasis]癌细胞这个魔头要是发展到了这一步可以说基本上对它们没有什么好办法了。在它们还没有致人死地的情况下,它们要是不发生良性的遗传调变的话,绝大多数的情况是机体的死亡为最可能的结局。

当然要是癌细胞成功了,也是昙花一现短时间的成功,把自己赖以生存的环境消灭了,自己最后还是只得能英勇就义。可是,癌细胞们死之前是不会考虑这个问题的,它们很任性要享受完成自己生命过程的乐趣,按下不表了!

癌细胞的内忧篇到此结束。其实癌细胞长成癌症,看来也不是一件容易的事啊。

附件一:

细胞理论上如果分裂35-45次的可以产生的细胞的数量和重量一览表。


谢谢浏览,请提批评意见!
 

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阅读 ()评论 (36)
评论
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'HBW' 的评论 : [这癌细胞是天生就有的......]
》你的这个说法,不能在咱的小文中找到根据。咱在小文中强调的论点是,“癌细胞不断的新产生,又不断地被清除掉”。即使是能被清除掉的癌细胞,其难易程度也不一样。等变成了超级“癌细胞”,机体就无法或是无能为力清除掉它们了。
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'HBW' 的评论 : [谢谢好文。按您所述,这癌细胞是天生就有的只不过免疫细胞没能抑制住他们而一天天的发展壮大了。那好,核心出在免疫细胞上。是什么造成免疫细胞效率低或失效的呢?]

》免疫系统对付癌细胞,是另外的层次的问题了。不是这篇小文讨论的范围。

癌细胞长成了气候,就得依靠外力来清除了。免疫系统的免疫监视,手术化疗,药物作用,都是从外部来处理癌细胞,或杀灭或抑制其生长。癌细胞也有办法逃避,比如耐药的癌细胞获得的耐药基因再表达,等等。慢慢有时间了,看看能不能发展这个系列。
HBW 回复 悄悄话 谢谢好文。按您所述,这癌细胞是天生就有的只不过免疫细胞没能抑制住他们而一天天的发展壮大了。那好,核心出在免疫细胞上。是什么造成免疫细胞效率低或失效的呢?
万维假巴 回复 悄悄话 回复 '白水之鱼' 的评论 :
》谢谢来访。你还可以去挑英文帖子的刺。
白水之鱼 回复 悄悄话 手里拿个砖,却没地方下手,历程好艰辛。
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'cng' 的评论 :[窃以为您疏漏了很重要的一点。......]
》咱不知道“窃”是不是表示你是一个MM?如果这个不重要的话,咱们就来讨论正题的问题。
这只是咱的最初的一部分,说明发生了什么事,癌细胞的恶性度可以慢慢的升高。哪些重要的部分发生了变化,积累起来了,就变成一个不可战胜的超级癌细胞了。这篇科普文可是有成百上千的科学实验作依据的。说道如何控制DNA的恶性突变的问题,不是这里要讨论的问题。你如果有条件,是不是可以说一点点你的高见?
cng 回复 悄悄话 窃以为您疏漏了很重要的一点。癌发展期间,会伴随遗传物质修复机制的失灵。也就是说他们会积累大量突变,不得纠正。这些突变,没要紧的就随细胞正常死亡而湮灭,但总会有个别突变,让细胞长生不老并到处乱窜,最终夺人性命。

一点浅见,说错勿怪。
bobLimnor 回复 悄悄话 Good work! Expecting your next article.
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'bobLimnor' 的评论 :
》你的问题提的很好,让咱也学到的东西。咱也列了一个表,看看咱们计算的结果大致一样啊!参见咱的附件。
bobLimnor 回复 悄悄话 交家庭作业:一立方厘米的肝组织有3亿细胞,一个细胞体积就是3333立方微米,也就是15微米大小。与你查到的动植物细胞大小差不多。分裂50次后,体积是3.75 立方米。这么大的肝就吓人了 :-)
万维假巴 回复 悄悄话 》如果细胞分裂了都不死的话,分裂45次可以累积这么多的数量和重量,见正文!
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'bobLimnor' 的评论 :
》这是维基查到的,真核细胞的大小尺寸。供你参考! um,微米
(10 - 30 um) Most Eukaryotic animal cells
(10 - 100 um) Most Eukaryotic plant cells
120 um Human Egg
https://en.wikibooks.org/wiki/Cell_Biology/Introduction/Cell_size
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'bobLimnor' 的评论 : [应该是10万亿取2的对数,不是10万亿开方。10万亿取2的对数是43,和你文中说的50很接近。 ]
》你的这个补充非常好!把咱这个数学不是很敏感的缺陷给说的比较清楚了。没有过细想这个问题就回复了你,违反了咱博文里面细胞分裂近五十次的原则。非常的感谢你的问题和跟进,要不然咱是想当然的瞎说了。因为咱是以你的前提是对的,发展咱的想法的!
你可以帮咱算一算,一立方厘米的肝组织有近2.5到3亿之众的细胞,由此来换算一个体细胞的体积,如果分裂50次,最后可以发展多大的体积?咱也去算,估计你比咱这方面要强,所以请你帮个忙!
一个受精卵的体积,可以从维基上面查到。发完了这个帖子,看看一下能不能找到。
bobLimnor 回复 悄悄话 对不起, 我搞错了。应该是10万亿取2的对数,不是10万亿开方。10万亿取2的对数是43,和你文中说的50很接近。
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'bobLimnor' 的评论 :
[如果成人有10万亿个细胞,10万亿开方大概是3,162,277. 就是说,成人的细胞大概分裂了3百万次。这样理解对吗? ]
》数学咱不是很在行。应该是要比3百万次要多很多。因为你要考虑已经死掉的细胞。比如说,你受到的微生物的感染,你的白细胞会增加很多,对抗微生物。微生物被杀掉了,你的多余的白细胞就没有用了。回到正常的状态,这些细胞就要被淘汰掉。再说,新陈代谢,还有很多的细胞要替换掉。这就是为什么细胞分裂的次数要超过,或是大大的超过10万亿开方。具体是多少,咱没有数据,上面的说法是咱的推测!
bobLimnor 回复 悄悄话 谢谢好文!请教一下:如果成人有10万亿个细胞,10万亿开方大概是3,162,277. 就是说,成人的细胞大概分裂了3百万次。这样理解对吗?
万维假巴 回复 悄悄话 回复 '爪四哥' 的评论 :
》爪四啊,你是咱的稀客啊!咱希望你能像咱一样,从里面挑出刺来,使出鸡蛋里面挑出“骨头”的本事。咱认为这样才是帮咱进步啊。光说好话会让咱沾沾自喜,故步自封的啊。
你看看寡人在那边大肆的诋毁咱,没有任何拿得出手的证据啊!要是咱还在,共军一个月内接管万维,可笑不可笑啊!?
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'MoatCity' 的评论 :
[我想知道的是,这些癌细胞,是十多年以前就扎根到这些地方,等待时机呢?还是后来癌细胞从原发处复活,又转移到别处的?是什么原因又是这些癌细胞决定反击了呢? ]
》你想知道的这些,也是所有的科学家想知道的事啊。有很多的东西现在还没有一个真正的定论!
咱只能用用比较简单化的办法来解释。逃过了治疗,转移的癌细胞,在一个在陌生的环境里,从一个长到千万级的水平。一个不是一件容易的事,也需要时间。就是到了千万级的水平,也不就是一两毫米左右的大小。不容易被发现。到了超过一厘米的直径,或是三厘米的直径啦,才能够被发现。这个时候一变二,二变四的发展,身体很快就受不了啦!
爪四哥 回复 悄悄话 回复 '万维假巴' 的评论 : 好文大顶,再接再厉,在文学城发挥一技之长,为老中谋福利。
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'llarry' 的评论 : [早死是战胜癌细胞的最有效手段。]
》你说的道理太直白不过啦。你可以警告癌细胞,你长吧,你长吧,你再长,咱就死给你看。癌细胞也许可以不死,最后活在实验室的试管里面,永生啦!
MoatCity 回复 悄悄话 好多癌症(比如乳腺癌)在化疗及放疗后,好多年都没事了,年年常规检查都没有问题。但等到十年以后,会突然出现转移(脑部,或脊椎骨等等)。这些转移能确定是原发癌的转移。
我想知道的是,这些癌细胞,是十多年以前就扎根到这些地方,等待时机呢?还是后来癌细胞从原发处复活,又转移到别处的?是什么原因又是这些癌细胞决定反击了呢?
llarry 回复 悄悄话 早死是战胜癌细胞的最有效手段。
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'ily' 的评论 :
》谢谢鼓励!这帖子咱去年就写出来了,挂在万维那边一年也就2K左右的点击。咱琢磨这种东西没有什么人喜欢读,很灰心呢。这种帖子可要花很多功夫才能写出来的啊!不过咱在文学城这里,就贴了一天,就有超过8K的点击,咱的信心回来了不少。谢谢大家捧场!
ily 回复 悄悄话 科普大好文,感谢作者的辛勤努力!
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'fuz' 的评论 :
》谢谢鼓励!
fuz 回复 悄悄话 从多方面介绍了癌细胞产生的机制。难得好文章,盼续篇
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'zzh' 的评论 : [请问这个“生长因子”是怎么启动的呢?是人本身的既定程序,什么年龄长什么还是说受外界环境比如气温来调控的?北方人普遍比南方人高大,是不是北方冷的气候造成的生长不一样呢? ]
》谢谢鼓励!你的这个问题,是一个非常大的问题,不是简简单单就能说清楚的。
体内的生长因子,也是体内的基因决定的。比如说有一个叫做表皮生长因子可以让细胞生长。但是重要的是,细胞还要表达了生长因子的受体,细胞才会对生长因子有反应。
一般来说外因是变化的条件,内因才是变化的根据。北方人也有个体比较小的,说明气候不是决定的因素。
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'xiaoji' 的评论 : [癌细胞也可能发生良性的遗传调变? ]
》就是说变回正常的功能细胞,这个一般可能性非常小!
一种可能性就是就是发生了让自己死掉的遗传调变,自己把自己消灭掉了。有很多癌症自愈的例子。对身体来说是良性的调变,但对癌细胞来说是恶性的调变!
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'luck86' 的评论 :
》谢谢鼓励!
万维假巴 回复 悄悄话 回复 '清漪园' 的评论 : 》谢谢来访评论!欢迎提批评意见!
万维假巴 回复 悄悄话 回复 'MoatCity' 的评论 :
[ [Chemo or Radiation, or both, will not eradicate all the tumor cells completely inside the body. What is the mechanism or reason, ......]
》不知道你能不能用中文?你问的问题是一个非常大的问题,咱只能给你举个例子,为什么癌症会复发。
有一种机制英文叫multidrug resistance,多药耐药性。就像是一个坐在细胞膜上“水泵”,选择性的把多种化疗药物,排到细胞外。化疗药就进不了细胞核,化疗药物就不起作用了!细胞就可以继续的生长和分裂。这就是引起复发的原因之一。看看如果有人读咱的小文的话,咱可以考虑挤时间,发展咱的系列。
zzh 回复 悄悄话 这样的科普真好,让非生物专业的人也能懂。请问这个“生长因子”是怎么启动的呢?是人本身的既定程序,什么年龄长什么还是说受外界环境比如气温来调控的?北方人普遍比南方人高大,是不是北方冷的气候造成的生长不一样呢?
xiaoji 回复 悄悄话 癌细胞...要是不发生良性的遗传调变的话,绝大多数的情况是机体的死亡为最可能的结局。
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请教:
癌细胞也可能发生良性的遗传调变?
luck86 回复 悄悄话 科普好文,认知敌人,是平静对待敌人的开始。让人们不会谈癌色变,甚至被吓死。博主是在做善事。
清漪园 回复 悄悄话 谢谢专家的形象生动的科普篇。
MoatCity 回复 悄悄话 Chemo or Radiation, or both, will not eradicate all the tumor cells completely inside the body. What is the mechanism or reason, with reason, the tumor cells decide to stop (so called remission), and what prompted them to start dividing again after many years (some patients remain tumor-free for 10, 15, even 20 years, then metastasis appeared again - often in a remote site, like brain, liver).
What happened, when, after many years sleeping inside the body, the tumor cells got activated, and started replicating again?
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