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“分裂与凋亡”机制-----癌症本质的新认识

已有 3832 次阅读 2019-10-3 11:03 |个人分类:癌症|系统分类:科研笔记| 癌症, 机制, 转移, 细胞环境, 凋亡

现有的癌症认识及治疗

所有的治疗方法都是基于癌症发生的机制。所以,研究癌症的发生机制是治疗癌症的基础。

总结已有的研究,癌症是体细胞发生基因突变而逃脱免疫系统和正常细胞群生长机制的控制,获得无限自我复制的能力,使得癌组织失控增长,并浸润、转移全身多部位,最终侵害正常组织或者掠夺营养,导致机体死亡。直白地说,癌症就是对机体有害的变异,是体细胞的叛徒,是敌人。

基于这种认识,现存的治疗方法包括手术、放疗、化疗,以及免疫疗法、抑制血管生成、靶向药物等,都是以杀死癌细胞为最终目的。其中靶向药物有所妥协,旨在控制癌细胞延长生命。这是个无奈的结果,因为现有几种靶向药物不足以杀死癌细胞。并且,医学界认为癌症治疗的未来研究方向为基于基因检测的精准治疗。

事实上,我们对癌症本质的认识仍然是不足的。◆对于癌症的浸润、转移现象无法解释。◆不知道癌细胞分裂速度取决于其特有的突变还是某个微环境因素,所以癌症早期的发展速度不确定。◆对于无药而愈和长期带瘤生存的案例无法解释。

本文提出一种全新的癌症发展发生机理,对已有的现象进行解释,并启发新的癌症治疗方法。本文内容不作为实际治疗的依据。

细胞的“分裂与凋亡”机制

在阐述癌症发生机理之前,我们首先说明什么是健康。

严格地讲,组成生物体的每个细胞都是健康的,那么生物体一定是健康的。如果放低标准,少部分细胞生病可能不影响整体的健康。但是,我们要强调的是由以上健康的认识可知,整体的疾病一定是由具体细胞的生病开始的。

什么样的细胞是健康的?健康的细胞是指能够持续地正常地完成新陈代谢过程的细胞。完成正常的新陈代谢需要两个条件:1、细胞本身结构正常。能够产生正常的蛋白,完成相应的生化反应。2、营养物质能够顺利进来,同时代谢产物能够顺利排出。

细胞..jpg

1. 细胞环境

细胞维持健康的机制包括三个过程:1、细胞内部与外部的组织液通过细胞膜进行有效地营养和代谢产物的交换,以保障细胞内部的环境条件更健康。2、组织液与血液之间进行物质交换,以保证组织液所在的细胞外环境健康。3、通过肝脏的化学分解作用和肾脏的排泄作用,还有其他辅助器官参与调节,保证血液成分的健康。

细胞进化出了一套调节机制以改善细胞内外物质交换,保证当细胞内环境出现问题时自动恢复正常,进而完成正常代谢,这就是“分裂与凋亡”机制。共包括两个部分:

一、     分裂。

当细胞的内环境恶化到一定程度时,触发细胞进入分裂过程。首先,这个分裂不同于生物发育期由生长激素引起的细胞分裂。分裂过程可能与生长期细胞分裂没有本质区别,但是前级触发信号一定是取决与细胞内环境,这是完全不同于发育期的机制。直接结果就是细胞分裂后减小了体积,促进了内外物质交换的效率。

二、     凋亡

分裂过程的不断进行,会导致细胞密度加大造成拥挤,进而可能使细胞内外物质交换更加恶化。细胞内外环境进一步恶化会触发凋亡过程,包括细胞膜解体,细胞器分解融入体液中。结果,其他细胞获得更大的空间,内外物质交换加强,内环境得以改善。之所以是凋亡而不是坏死,是因为这是一个主动的过程,而不是被动的不可抗拒的外力破坏。

分裂凋亡..jpg

2. 横坐标表示细胞环境范围0~10为最差,1为最好。当细胞环境下降至B,细胞启动分裂过程。当细胞质量下降至A,细胞启动凋亡过程。

至此为止,细胞的“分裂与凋亡”机制是一个理论上的猜想。它的主要功能就是细胞自主改善局部的物质交换,保证细胞正常。

几个问题需要知道:

第一,            此机制是否必要?

生物体的组织是靠血液循环以及淋巴循环完成物质的交换。不同的组织是一种并联的关系,靠总动力的调整(如增加血压)是能够改善局部的交换,但是会增加不同组织的差异,导致更加的不均衡。所以靠总体的调节实现局部的改善不是一个有效率的机制。因此,一种局部调节的机制是必要的。“分裂与凋亡”机制正是扮演了这样一个角色。

第二,            此机制是否完备?

对于生命体来说,这个机制的完备性是指通过这个机制是否能够独立地改善内源性失调,使整体恢复协调。

从进化角度讲,由于外来的物质或影响是偶然的且无法预料和衡量,此机制主要针对时时存在的内源性有害物质(代谢废物)作出反应。

此外,局部物质交换的改善只是完成细胞与组织液之间的物质交换。而组织液的质量受到血液质量的影响。如果血液质量很差,那么局部改善也无法实现。改善血液的质量是由肝肾两个器官完成的。由于肝肾细胞也适用此机制,因此此机制也可以改善肝肾细胞环境,从而保证肝肾细胞健康,保证肝肾正常功能。进而保证血液中废物分解和排出,确保血液的质量。由此,此机制是总体完备的。

第三,证据?

这个机制实际上是细胞群体求生的本能反应。导致的一个结果就是有缺欠的细胞增殖,而正常的细胞反而不变。这是一个进化而来的对生命体整体有益的机制。

与“分裂与凋亡”机制相对的是好细胞增殖,缺欠细胞淘汰。这样的机制导致生命体只要活着就不断地生长,无限制的发育。早期的生命体和现存的简单生命体可能就是保留了这种生存机制。这种机制既浪费资源,又不利于生命体延续,不利于抚养机制的形成。

当然,“分裂与凋亡”机制给生命带来整体利益的同时,也导致了一些副作用。例如,几乎所有的老年病、慢性病都与这个机制有关。直接的证据很多,如老年人皮肤的褶皱以及变薄;老年多见的各种增生。

需要进一步研究的是:细胞环境的具体指标是什么?启动分裂和凋亡的分子机制是什么?希望分子生物学来完成确认、纠正或者推翻这个机制猜想。

癌症的产生

条件一,突变

“分裂与凋亡”机制,细胞突变可以分为四类。以图形表示,突变导致的结果就是细胞分裂触发点由B变成B’,而凋亡触发点由A变成A’

突变.jpg

3. 细胞突变。绿色为正常细胞。(1)无害突变;(2)可能导致良性增生;(3)恶性程度低,可能一生不会恶化;(4)恶性程度高,可导致癌症。

相比正常细胞,癌细胞具有两个特点:更高的分裂频率(进化适合度)以及更不容易凋亡。突变的细胞分裂触发点由B变成B’,凋亡触发点由A变成A’。所以突变的情况可以分成如图四种情况。

1)突变细胞比正常细胞分裂频率低且更容易凋亡,所以无害。

2)突变细胞比正常细胞分裂频率高,但是更容易凋亡。表现为良性的增生。

3)突变细胞分裂频率比正常细胞低,但是更不容易凋亡。这种突变恶性程度低,可能在老年或身体极差时,发展成肿瘤。

4)突变细胞分裂频率高,而且更不容易凋亡。这种突变恶性程度高,很容易发展成癌症。

条件二,环境。

由以上细胞突变图可知,癌症的发生需要两个条件:恶性突变;细胞环境恶化到低于B’

当环境很好时,突变的细胞和正常细胞一样,都不会分裂。环境恶化往往意味着局部的病变。所以从癌症发生角度讲,不是因癌致病,而是因病致癌

恶性突变细胞的出现只是一个种子,发芽生长需要相应的细胞环境(土壤)。最初细胞环境完全取决与外部条件,如外部物质或微生物侵入、内部循环不通畅造成垃圾堆积、内分泌失调、脏器功能下降等。这些就是通常所说的致癌条件。

癌细胞之所以在恶劣条件下达到超过正常细胞的分裂频率,是因为它能够在条件不足的情况下比正常细胞更有效进行能量代谢。癌细胞往往采用无氧代谢,造成代谢效率低,代谢废物多。当癌细胞增殖到一定的数量时,代谢废物的数量使得环境进一步恶化,此时不需要外部条件,癌细胞就可以造成并维持局部恶劣的环境,而这正是癌细胞能够增殖的条件。所以,晚期癌症可以自我维持相应的环境,以达到增殖的条件

这可以解释为什么异位转移癌症具有近似相同的倍增速度。由此有些研究怀疑有些癌症转移发生在早期而不是晚期。其实,早期癌症增长速度取决与外部条件,速度不定。而晚期局部环境甚至整体环境取决于癌细胞,所以具有相近的增长速度。

那么是否可以说致癌的两个条件基因突变(偶然,取决于运气)和环境(健康程度,可控)决定了癌症的致病因一半运气,一半可控?答案是否定的。

一般的想法认为突变的概率与细胞分裂的次数成正比。这个说法并不完全正确。一个现象是发育期细胞分裂最为频繁,但是发育期并没有大量的癌症出现。另外,如果这个说法成立,那么至少大部分的癌症都应该是起始于发育期。现有的证据并不支持这个说法。

在不分裂的情形,DNA双链是很稳定的,极少会出现错误。当细胞分裂时,DNA打开为两个单链然后复制成为两个相同的双链。复制的过程中是最容易遭受影响而造成错误,所以突变的概率直接相关于复制的时间。这个过程应该是耗能的,并且需要原料的。发育期分裂是由生长激素触发,细胞的代谢环境良好,分裂所需条件完备,所以发育期的细胞分裂应该是快速的,不容易导致突变。与此相反“分裂与凋亡”效应中,分裂是由环境质量下降所触发,可想而知此时细胞难以为分裂提供理想的能量和原料,而且会伴随着大量的代谢废物等干扰物。显然这种分裂会导致突变的概率大幅度上升。

所以,细胞环境(健康程度)不但是癌症发生的条件之一,而且另外一个条件基因突变也主要受到细胞环境的影响。可以说,癌症致病的人为可控的因素远远超过一半,可能90%甚至更高,而偶然的运气因素很少。

浸润与转移机制

浸润

由上面内容,癌细胞在环境恶劣时比正常细胞分裂快,且不容易凋亡。显然这时候癌细胞比正常细胞代谢快。由于恶劣环境导致正常代谢难以进行,所以癌细胞大量采用无氧代谢,效率低且产生大量代谢废物,使得环境进一步恶化。结果,当癌细胞增殖到一定程度形成肿块时,细胞环境是由外向内逐渐恶化的,如图4

肿块.jpg

4. 浸润图,纵坐标表示细胞环境,0为最差。

当癌细胞与正常细胞交界处环境恶化到正常细胞凋亡触发值的时候,正常细胞会凋亡,而癌细胞不会触发凋亡。正常细胞凋亡为癌细胞增殖让出空间,表现为癌细胞生长进入正常细胞群内部,边界不清晰,这就是浸润。

转移

先问个问题,正常细胞为什么不转移?什么特性决定了细胞的转移?

正常细胞有个特点就是同类细胞聚合在一起会增加彼此的适合度,结果单个的细胞适合度低于细胞群的适合度,可以称为“聚合有益”。这个特点使得同一种类正常细胞聚合成团且结合紧密,这是进化而来的结果。正因为这个特点,生物体才能发育出不同功能的器官(同种细胞群)。而一旦单个细胞离开群体,往往导致死亡,这就是正常细胞的“离巢凋亡”特性。所以,正常细胞不会转移。

相比之下,癌细胞产生更多的代谢废物,聚合一起时会降低彼此适合度,可以称为“聚合有害”。结果,癌细胞彼此结合不会象正常细胞那样紧密,相对松散且容易脱离群体。当癌症晚期,身体的很多部位的细胞环境恶化,如果癌细胞转移到此处,癌细胞可能凭借比正常细胞更高的适合度而存活下来,并快速增殖。所以,转移往往出现在癌症晚期。

癌症发生机制总结

对于有机体,疾病往往指细胞无法正常代谢,表现为局部细胞环境的恶化。原因有二,一是有害物质的侵入,情绪原因造成内分泌失调而影响身体某处病变应该属于此类;二是细胞功能失调导致正常功能无法完成,造成本地细胞环境恶化。相对而言,健康就代表体内环境良好。

进化而来的“分裂与凋亡”机制:当细胞环境恶化时先触发细胞分裂,进一步恶化会触发细胞凋亡。突变的细胞如果获得更快的分裂速度以及更强的抗凋亡能力,就会不断增殖而长成肿瘤。所以引起癌症的原因是恶劣环境+恶性突变细胞。由于恶劣环境也是细胞突变的最大原因,所以恶劣环境是癌症的主要致病因,可以说,疾病导致癌症。把癌症细胞比作敌人或者叛徒是不准确的,可能比作“伪军”更为合适,在伪政权下作恶,但是在光复之后可以转变为正常人。

因此,预防癌症的有效方法就是———健康

治疗

新的认识给我们带来了新的治疗方法。那就是不必杀死癌细胞,只要恢复良好的细胞环境。一旦脱离恶劣的环境,癌细胞就会表现为正常细胞一样。

但是,三种情况下可能不能达到理想效果。一是,晚期癌症细胞环境受到癌细胞代谢的控制,能否改善细胞环境难以断定;二是一些慢性病患者,如糖尿病或肾病,也不一定能够改善细胞环境;即便细胞环境得以改善,由于癌突变细胞没有消失,将来细胞环境恶化可能还会导致癌症复发。

此外,新的治疗思路带来新的认识。首先转移的癌症仍然可以治疗;再就是早期筛查可能没有现在强调的那样重要。对于那些不治而愈的病例,以及非主流疗法的疗效可以很容易地作出解释。

化疗的风险在于杀死癌细胞的同时,进一步破坏了细胞环境。如果不能完全杀死癌细胞,那么残余的癌细胞会更疯狂地增殖。这就如同抗生素杀细菌一样,如果不能杀死,可能造就超级细菌。另外一个治疗的大敌就是认为癌症是绝症而带来的绝望的心情,其机制仍然是细胞环境的恶化。

进一步强调,本文提出的是一种全新的癌症机制。医生和患者都可以得到启发,并判断自身行为以及治疗方法的合理性。由于作者并非医疗从业者,不能对具体病例给出治疗建议。




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