第15章 前路多艰:肿瘤的发育
产生癌细胞远征的转移过程极其复杂。首先,肿瘤原发灶中的细胞必须突破其生长的障碍物。这些路障在肿瘤中最为明显,构成肿瘤块最大的部分。癌症源自上皮细胞,上皮细胞构成许多内脏的腔道内壁和皮肤的外层。上皮细胞层下有一层蛋白质结构网,即分隔上皮和结缔组织、血液循环的“基膜”。基膜是试图离开肿瘤母体的癌细胞遇到的第一道路障。
在通常情况下,细胞难以穿透完好无损的基膜,任何试图透过基膜的进攻只能在基膜破损时发起。肿瘤细胞释放出一些酶,劈开构成基膜网的蛋白质。一旦基膜网瓦解,肿瘤细胞就能通达皮下组织。此处,它们也许还要通过瓦解细胞才能侵入和破坏前进道路上的障碍物。
癌细胞的侵略依赖于它释放蛋白酶的能力,蛋白酶专门把蛋白链劈成小段。与形成血管一样,分泌蛋白酶也是肿瘤细胞在肿瘤发育多步进程的后期学会的招术。正常细胞形成和修复正常组织时,在复杂的建设组织的过程中,需要用到蛋白酶。正如我们推测的,这些蛋白酶的释放和使用受到严密控制。扩张的肿瘤细胞颠覆了控制权,然后滥用蛋白酶;它们不是审慎地斟酌用量,而是让蛋白酶在周围环境中泛滥成灾。
通过病理学实验,很容易发现肿瘤组织中蛋白酶含量的升高。只要外科医生给病理学实验人员一小片肿瘤组织,他们就能预测肿瘤的发展趋势,这是他们的看家本领。与出现密集的毛细血管网一样,肿瘤样本中高浓度的蛋白酶对患者而言,不是个好兆头。它们意味着肿瘤细胞经过摸爬滚打,已经掌握了破坏邻近组织的窍门,而且因此可能会蔓延到更远、范围更大的地区。
在最初穿透基膜的小步侵略时,肿瘤块只有微小的扩张;在上皮肿瘤的病例中,局部肿瘤块称作原位肿瘤(Carcinoma in situ)。但是,侵略细胞却因此和通往远方的高速公路网建立了密切联系。有些肿瘤细胞以血管作为移民路径;另一些则选择了淋巴管。在这两种情况下,单个细胞或一小簇细胞会脱离肿瘤母体,沿管道漂流,在远处的某个地方上岸。
这些冒险者面临的几乎都是灭顶之灾。它们必须活着渡过循环系统的惊涛骇浪。它们必须攀上淋巴管或者血管的峭壁陡崖,掘穿管道的保护层,进入底层组织。在进入之后,这些细胞先锋队员还必须设法在受到各方排异的环境中茁壮成长。
结肠癌的迁徙细胞常常在肝脏落户。乳腺癌细胞在骨骼处找到了机会。肺癌细胞有可能转移到脑部。每到一个新环境,这些细胞移民都面临着严峻的挑战,它们将遭遇生长因子和身体结构不友好的对待。
当此时,即在肿瘤发育的后期,肿瘤细胞的基因组已经变得极为浮躁不稳。这种不稳定性导致肿瘤细胞群在总体上巨大的遗传多变性。不断产生新的突变基因组合,并且不断接受考验。正如达尔文的进化理论,少数恰好拥有特别有利的基因的细胞,将赢得战争。在肿瘤发育的后期,能够带来侵略能力或者转移能力的突变基因极为抢手。
只有少数肿瘤细胞通过随机突变获得了这些基因。绝大多数细胞移民经不住漫漫远征途中的风霜雨雪和新居的恶劣环境,因此它们的殖民企图只好以自取灭亡告终。此时,肿瘤母体已得到极大发展,足以不断派遣大量的侦察队员执行这种任务。珠积寸累,水滴石穿,只要不断努力,几乎无望的使命终将得以完成。因此,在远方的某个地点,终将建立起一些新的殖民地,并不断壮大。迟早,这些转移灶要开始危及它们扎根的宿主组织的功能。只有到了这个时候,死亡的阴影才会笼罩在癌症患者的头上。
对所有这些步骤的原理,我们所知不多。当转移细胞在淋巴管或血管中流动时,它们的表面有某种受体分子使它能够攀附在血管壁上。这些锚受体有很多种。