癌症扩散是什么原理？
癌症扩散是什么原理？ 关于癌症的发生，发展和扩散，基于目前科学家对癌症的研究，讲一个相对科普的版本吧。首先我们要看癌细胞和正常细胞有什么差别，癌细胞是如何发生发展的，最后再看癌症是如何通过淋巴结、血液和组织扩散的。  如果一句话描述的话，扩散是因为不受控制的癌细胞凶残而狡猾的本性决定，癌细胞使出洪荒之力想要发展壮大，当然癌细胞扩散发展的战略是极其错误的，因为结果是患者死了癌细胞挂了；但是从癌细胞的发展扩散的战术上来讲，癌细胞可谓是无敌了。 癌细胞和正常细胞有哪些不同？ 癌细胞是不正常的细胞，换句话说，它们不再对控制细胞生长和死亡的许多信号作出反应。癌细胞起源于组织，当他们成长和分裂时，他们越来越偏离常态。随着时间的推移，这些细胞对维持正常组织的控制的抵抗力越来越强，结果，它们分裂的速度比祖细胞要快得多，并且越来越不依赖于其他细胞的信号。尽管它们的多重异常通常会使它们成为细胞凋亡的主要靶点，癌细胞甚至逃避程序性细胞死亡。在癌症晚期，细胞突破正常组织边界和转移（扩散）到身体的新部位。 在正常细胞中，数百个基因错综复杂地控制细胞分裂的过程。正常的生长需要平衡那些促进细胞增殖的基因和抑制细胞增殖的基因。它还依赖于当受损细胞应该凋亡时，发出信号的基因的活性。 在控制细胞增殖的不同基因突变后，细胞就会癌变。根据癌症基因组计划（Cancer Cenome Project）的研究结果，大多数癌细胞拥有60种或更多的突变。医学研究人员面临的挑战是确定哪些突变对特定类型的癌症负责。这个过程类似于大海捞针，因为这些细胞中的许多突变与癌症的生长几乎没有什么关系。 不同的癌症有不同的突变特征。然而，对多种肿瘤类型的科学研究表明，某些基因在癌细胞中比其他基因更易突变。例如，促进生长的基因，如信号蛋白基因ras基因，是癌细胞中最常见的突变基因，变得异常活跃并产生受生长因子刺激反应强烈的细胞。一些化疗药物通过阻断生长信号蛋白的作用来抵消这些突变。例如乳腺癌药物赫塞汀（Herceptin），阻止过度的受体酪氨酸激酶（RTK），以及药物格列卫（Gleevec）阻止与慢性粒细胞白血病相关的突变信号激酶。  其他与癌症相关的基因突变使得抑制细胞增殖的基因或那些需要细胞凋亡的基因失活。这些基因，被称为抑癌基因，就像增殖的刹车一样，细胞内的两个拷贝都必须突变，这样不受控制的分裂才会发生。例如，许多癌细胞携带两个突变的p53基因拷贝，p53是一种多功能蛋白质，通常检测DNA损伤并充当调控基因的转录因子。 癌细胞的基因突变是如何累积的？  由于独立事件的结果，基因突变会随时间累积。因此，发展成癌症的路径涉及多个步骤。事实上，许多科学家认为癌症的进展为微进化过程。 为了理解这意味着什么，可以考虑以下问题：当一个突变给予癌细胞生长优势，可以使自身比正常细胞更多的复制的时候，它的后代可以在对资源的竞争中超越自己的对手，是不是很狡猾。之后，第二次突变可能为癌细胞提供另一个繁殖优势，而这反过来又加剧了它的竞争优势。而且，如果关键检查点缺失或修复基因受损，则损伤累积率进一步增加。每一个新的突变都会发生这个过程，持续提供优势，它是生物进化的驱动力。 其实不仅仅是癌细胞这样，这几乎是生物界的普遍规律，人类社会也是这样。凶残狡猾的总是有更多的机会，和狡猾的步步为营的癌细胞对比，正常细胞真的是敦厚老实的一塌糊涂啊。不过正常细胞要是不敦厚老实，而是和癌细胞一样的话，我们也够呛的，就像满世界都是犯罪分子一样。毕竟我们没法对正常细胞有双重标准，希望他们该老实的时候就老实，该狡猾的时候就狡猾啊，还是从戒烟等良好生活入手，减少正常细胞叛变的可能性吧。 具体的多步骤变化可以参考图1和图2。 图1：癌细胞的微进化 图1：正常、健康的细胞群体可以随着时间的推移而转变成具有侵袭性、癌性细胞群体。图显示五种不同的细胞群体，分别为：正常、增生、非典型增生、原位癌、微小浸润。在最左边的是正常的细胞，显示的是一个单层的、封闭的空心环型。在第二群细胞中，环状左侧的一组细胞开始分裂并增多，形成环状的第二层和第三层细胞。在非典型增生中，环的左侧三层细胞扩大成紫色和蓝色的小团块，迅速增殖的细胞。这些细胞不再排成一行，有些甚至堆积在一起。在原位癌中，小细胞团进一步扩大形成蓝色和紫色的密集种群，突变的癌细胞占据环内正常健康细胞的大部分空间。在最后的细胞群体，微小浸润细胞群，在健康细胞环的左侧出现破裂，一些紫色的、突变的癌细胞从密集的癌细胞团块内溢出。癌细胞的形成真的是步步为营啊。 图2：结肠的一个细胞如何癌变的模型 结肠细胞中的一系列基因突变可以使它们变成癌，即癌细胞的集合。 正常情况下，基因可以确保细胞有条不紊的生长和繁殖。他们确保生产身体需要的细胞数量以保持身体健康。有时当一个细胞分裂时，基因会发生改变，这种变化称为突变。这意味着一个基因已被损坏或丢失或复制了两次。突变可能在一个细胞分裂时偶然发生。一些突变意味着细胞不再能理解它接受到的指令，并开始失去控制。在一个正常细胞变成癌细胞之前，必须经历好几种（一种说法为大约6种）不同的突变。  特定基因的突变可能意味着产生了过多的、引起细胞分裂的蛋白质。或可能不再产生通常告诉细胞停止分裂的蛋白质了。可能产生异常的蛋白质，这些蛋白质不再正常的工作。  当一个细胞分裂时，突变可能发生。他们也可以由细胞内的生命过程引起。或者也可以通过来自身体外的东西造成的，比如烟草中的化学物质。有些人可能继承了有缺陷的特定基因，使他们更容易患癌症。  一些基因每天都受到损伤，细胞能很好的修复他们。但随着时间的推移，损伤可能会累积。一旦细胞开始生长得太快，它们更容易发生进一步的突变，也不太可能修复受损的基因。 癌症是如何开始的？  细胞变化和癌症： 所有癌症都始于细胞。我们的身体是由超过十万亿个（100,000,000,000,000）细胞组成的。不同类型的细胞组成不同的人体组织，例如肝细胞组成肝脏。当一个细胞或多个细胞发生异常变化，以不受控制的方式分裂的时候时，癌症就开始了。一些癌症可能最终会扩散到其他组织。 通常来讲，每种类型的细胞都有合适的数量。这是因为细胞能产生信号来控制分裂的次数，以及多久分裂一次。如果这些信号中有一个是错误的或缺失的，细胞可能开始不受控制的生长并繁殖过多，形成一个肿块，称为肿瘤。在癌细胞开始的部位被称为原发部位，如肺癌的原发部位就在肺支气管。  某些类型的癌症，白血病，开始于血细胞。它们不会形成固体肿瘤。而是癌细胞在血液聚集，有时也会在骨髓聚集。  癌症的开始，需要一个细胞或一组细胞的基因发生特定的变化。 癌症是如何生长的？  良性和恶性肿瘤： 肿瘤（肿块）可能是良性的或癌性的（恶性）。良性意味着它不是癌症。  良性肿瘤： · 通常长得相当慢 · 不会扩散到身体的其他部位。 · 表面通常由正常细胞覆盖  良性肿瘤是由和正常细胞非常相似的细胞组成的，所以相对来讲还是比较本分的，有点相当于小偷小摸的行为吧，通常不至于给人们造成很大的伤害。它们只有在如下情况下才会引起问题： · 长得很大 · 变得让人不舒服或有碍观瞻 · 压迫其他身体器官 · 占据颅骨内部的空间（如脑肿瘤） · 释放激素影响身体正常的工作  而恶性肿瘤是由癌细胞组成的。它们的性格绝对不是老实敦厚或者小偷小摸而已啊，恶性肿瘤： · 通常比良性肿瘤生长得快。 · 扩散和和损伤周围组织 · 可能通过血液扩散到其他部位，或通过淋巴系统形成继发性肿瘤。扩散到身体的其他部位称为转移。 癌症是如何越长越大的？ 首先，癌细胞形成后，被包含在它们所形成的身体组织中，例如膀胱内壁或乳腺导管中。医生称这种为浅表癌的生长。也可以称为原位癌。 癌细胞生长分裂，产生更多的细胞，最终形成肿瘤。肿瘤可能含有数以百万计的细胞。所有的身体组织都有覆盖组织内的细胞的一层基底膜。一旦癌细胞突破了基底膜，就被称为浸润性癌症，癌细胞突破基底膜的策略和过程也体现了其狡猾和凶残。 血液供应与癌症： 随着肿瘤长大，它的中心越来越远离它正在生长的部位的血管。因此，肿瘤的中心得到的氧气和所有细胞需要生存的其他营养物质都越来越少。 和健康的细胞一样，没有氧气和营养物质，癌细胞没法生存。因此，他们持续不断的不受控制的发出称为血管生成因子的信号，促使新生血管进入肿瘤。这就是所谓的血管生成。没有血液供应的话，肿瘤能生长的尺寸不会比大头针的针头要大。正常的细胞也会发出这种信号促进血管生成，例如当我们的手割伤后，但是一旦伤口愈合，正常细胞就会停止发送血管生成的信号。但是癌细胞是不管不顾的，它们只管自己的死活。 一旦癌症可以刺激血管生长，它可以长得越来越大，长的越来越快。它会刺激附近血管数百个新毛细血管的生长，使其产生营养和氧气。  正在进行很多血管生成的研究。研究发现肿瘤边缘的血管生成因子非常高。阻止血管生长的药物（抗血管生成药物）可以阻止癌细胞生长到周围组织或扩散。他们通常不能完全清除癌细胞，但在某些情况下可能缩小或阻止肿瘤生长。 一些抗血管生成药物可以控制某些类型的癌症。  癌症是如何扩散到周围组织的？  当肿瘤长得越大，它就在人体内占据更多的空间。癌症可以对周围组织造成压迫。它还可以直接进入附近的身体结构。这叫做局部入侵/浸润。癌症是如何长入肿瘤周围正常组织的，我们目前还不能完全了解。在癌症的早期阶段，肿瘤通常是良性的，并且局限于组织的正常边界内。然而，随着肿瘤的生长和恶变，它们获得突破这些边界的能力并侵入邻近组织。 癌症可能从它开始的地方，只是随机的往一个方向成长。然而，肿瘤可以更容易的扩散到一些组织。例如，有很强的内壁和致密组织的大的血管，例如软骨组织，肿瘤很难长进去。所以在局部，肿瘤会沿着“阻力最小的路径”生长。这意味着他们可能只是采取最容易前行的路线，看起来癌细胞比我们很多人都要聪明吧，毕竟我们经常是不撞南墙不回头的啊（写到这里笑哭了）。 肿瘤可能生长到周围组织的3种不同的方式：即组织、血液和淋巴系统。一个特定的肿瘤可能会使用所有这3种扩散途径。最常用哪种方式扩散将取决于肿瘤的类型，也部分取决于肿瘤在体内生长的部位。 肿瘤生长对附近组织的压迫： 随着肿瘤的生长并占据更多的空间，它开始压迫附近的正常组织。肿瘤的生长会强行突破正常的组织，如下图所示： 肿瘤会发生这种手指形状的生长，是因为生长的癌症能更容易穿过/突破一些路径。例如，癌症可能在两层肌肉组织之间生长，而不是直接穿过一个特定的肌肉。 当肿瘤生长时，它会挤压和阻塞所在部位的小血管。由于低血氧水平，一些正常的组织就会开始死亡。这使得癌症更容易继续沿着它的路径推进，实在是凶残。 酶的利用： 一些正常细胞产生名为酶的化学物质，酶能分解细胞和组织。细胞利用酶来攻击入侵的细菌和病毒。他们也使用酶分解和清除身体受损的部位。受损的细胞必须被清除，这样身体可以产生新的细胞来更换。这是自然愈合过程的所有部分。 许多肿瘤中含有的这些酶，比正常组织含有的酶的数量要更大得多。一些癌症中也含有大量的产生的酶的正常白细胞。他们是身体对癌症免疫反应的一部分。我们还不确定这些酶是从哪里来的，但是它们可能使癌症更容易穿过健康的组织形成一条通路。 当癌细胞穿透并分解正常组织时，由于邻近血管受到损伤，可能会导致出血。 癌细胞通过组织： 癌细胞与正常细胞的一个不同之处，在于它们可以更容易移动和迁移。因此，有可能癌细胞扩散到邻近组织的方式之一是细胞的直接游走，癌细胞真的为了发展壮大和扩散穷尽了洪荒之力啊。 正常细胞表面有粘附分子，使细胞粘附在其他细胞的细胞膜上。这种粘附有助于细胞停留在适当的位置，也有助于细胞间信号的传递。但是癌细胞失去了使其与邻近细胞结合的粘附分子。有些癌细胞有能力通过血液或淋巴液转移或扩散到身体的其他部位。一旦进入血流，癌细胞释放化学信使，称为趋化因子，使它们通过血管进入周围组织。 科学家们已经发现了癌细胞产生的一种刺激他们游走的物质。这种物质似乎在癌症的局部扩散中起着重要作用。 这项研究很有趣，因为如果发现了一种能帮助癌细胞移动的物质，那么研究人员就可以开始寻找阻止这种物质工作的方法。他们可能也能找到阻止癌细胞产生这种物质的方法。如果癌症的扩散可以被停止，它可能更容易治愈。 研究人员还试图了解癌细胞在移动和扩散到身体其他部位时如何改变自身的形状。 癌症是如何扩散到其他部位的？  原发性和继发性癌症： 肿瘤在体内开始生长的部位被称为原发性癌症或原发部位。如果癌细胞扩散到身体的另一部分，新的癌症部位被称为继发性癌症或转移灶。 一些癌症可能扩散到身体的多个部位形成多个继发性癌症或多处转移。 癌症如何扩散到身体的其他部位？ 癌细胞可以被血液或淋巴系统中输送到身体的其他部位。在那里他们可以长成新的肿瘤。 该图显示了一个已经扩散到肝脏的原发性肠道的癌症。 为了扩散，原发癌中的一些细胞必须分裂，向身体的另一部分迁移，并在那里开始生长。癌细胞不像正常细胞那样粘在一起。它们也可能产生刺激它们移动的物质。  血液在体内总是向同一方向循环。血液循环有助于解释某些癌症是如何扩散到身体的特定部位的。例如，结肠癌常常扩散到肝脏。这是因为血液循环从肠道回到心脏的过程中会经过肝脏。如果大肠中出现癌症，一些癌细胞进入血液循环，它们可能会在血液流经时粘附在肝脏里。然后，他们可以从血管内穿过管壁到肝脏，继续生长发展成为继发性癌症。 不同癌症常见的转移部位：  图表显示的是出现在覆盖于身体组织内壁细胞中的肿瘤，例如肠壁。肿瘤在使细胞保持在适当位置的基底膜上生长。 然后，一些细胞进入该部位的小淋巴管或毛细血管。 通过血液循环扩散： 如果癌细胞进入小血管，然后可以随后进入血液。它们被称为循环肿瘤细胞（CTC）。 研究人员目前正在研究使用血液检测来发现循环肿瘤细胞来诊断癌症，并避免像活检这样侵入性的检查。他们也在研究是否能够检查循环癌细胞来预测哪种治疗方法对每个病人最有效。 循环血液中一路清扫癌细胞，直到他们被困在某处。通常他们被困在被称为毛细血管的很小的血管中。 然后细胞必须穿过毛细血管壁，进入附近器官的组织。如果条件适合它生长，有它所需要的营养的话，细胞就可以繁殖形成新的肿瘤。 这是一个相当复杂的旅程，大多数的癌细胞都无法生存。可能在成千上万的癌细胞中，只有少数能存活下来，形成继发性癌症（转移）。  有些癌细胞可能是由我们免疫系统中的白细胞杀死的。其他癌细胞可能会因为血流湍急而死亡。  在湍急的血流中，血液循环中的癌细胞可能会试图粘附血小板形成团块，给自己一些保护，真的是机智得很啊。血小板是帮助血液凝固的血细胞。这也有助于癌细胞在下一个毛细血管网中被过滤出来，这样它们就可以进入周围的组织。 淋巴系统是什么？ 我们的身体内有淋巴管和淋巴结组成的网络。这个网络是人体免疫系统的一部分。它收集体液、废物和人体组织内血液外的其他物质（例如病毒和细菌）。 淋巴管很像运载全身血液的静脉血管，但是和血管输送血液不同，淋巴管输送的是清澈的水状液体——淋巴液。淋巴系统是身体中的管道和腺体网络，过滤体液并抵抗感染。它也设置陷阱捕捉受损或有害的细胞例如癌细胞。 如果癌细胞进入靠近原发肿瘤的小淋巴管，它们就可以进入附近的淋巴腺。癌细胞可能会被困在那里。在淋巴腺中，它们可能被破坏，但有些可能存活并生长，在一个或多个淋巴结中形成肿瘤。医生称此为淋巴结转移扩散。 癌症是如何扩散到淋巴结的？ 癌症可以从癌症开始的地方（原发部位）扩散到身体的其他部位。 当癌细胞脱离肿瘤时，它们可以通过血液或淋巴系统到达身体的其他部位。癌细胞可以通过血液到达远处器官。如果它们通过淋巴系统扩散，癌细胞可能会最终留在淋巴结中。无论哪种方式，大多数逃离的癌细胞在他们开始在其他地方生长之前，就已经死亡或被杀灭。但一两个癌细胞可能定居在一个新的部位，开始成长，并形成新的肿瘤。癌症扩散到身体的其他部位被称为癌症转移。  为了使癌细胞扩散到身体的其他部位，癌细胞必须经历许多改变。首先他们必须能够脱离原来的肿瘤，然后附在淋巴管或血管的外壁上。然后，他们必须经由血管壁和血液或淋巴结一起流动到新的器官或淋巴结。 当癌症在淋巴结内生长时，通常会影响肿瘤附近的淋巴结。这些淋巴结已经做了过滤或杀死癌细胞的大部分工作。 微转移： 微转移是癌症扩散（转移）的很小的区域，太小以至于看不到。癌细胞的某些区域太小，以至于无法在在任何类型的影像（如CT和磁共振）扫描中显示出来。 对于某些类型的癌症，血液检测可以检测出癌细胞释放的某些蛋白质。这些可能表明体内有很小的、影像检查无法显示的转移灶。但对大多数癌症，血液检测不能判断癌症是否扩散。 对大部分癌症，医生只能说一个病人是否可能有微转移。这可能是基于以下因素： · 此前许多以同样方式治疗的其他病人的经验。医生总结和发表这些信息互相学习。 · 手术过程中切除的肿瘤血管是否存在癌细胞（如睾丸癌）。如果发现癌细胞，癌细胞就更有可能到达血液并扩散到身体的其他地方。 · 癌症的等级（细胞异常的程度）：等级越高，癌细胞生长的速度越快，细胞扩散的可能性也越大。 · 手术中切除的淋巴结是否含有癌细胞（如乳腺癌或肠癌）。如果淋巴结含有癌细胞，这表明癌细胞已经脱离了原来的原发病灶。但有目前还没有办法知道是否细胞已经扩散到身体的其他部位。 这个信息在癌症治疗上是很重要的。如果医生认为微转移可能存在，他们可以提供辅助的治疗，如化疗、放疗或激素治疗。这样做的目的是在癌细胞团生长增大到足以在影像检查中看到之前，杀死任何区域的癌细胞。因此，一些合适的辅助治疗可能增加癌症的治愈机会。 ----更多文章请到尚方慧诊讲肿瘤 - 知乎专栏；更多回答请看尚方慧诊SFHZ ----关注微信公众号（sfhz-patient）获得更多肿瘤专业资讯和国内外肿瘤就医深度见解