胰腺癌的早期症状之一是体重的大幅下降,这种情况可以在疾病确诊前持续数月。其他类型的癌症也会出现体重减轻,并且通常伴有严重疾病和生活质量下降。Danai等人在《Nature》上发表了一篇论文,用小鼠模型和临床数据分析胰腺癌,阐明了体重减轻对癌症结果的影响。
恶病质(Cachexia)一词是用来描述癌症相关症状中体重严重下降的,至少从古希腊医生Hippocrates开始就被人们所认识。它通常是源自肠道系统的癌症的一个标志,可能出现在脂肪组织或肌肉萎缩等变化。如果身体在这些组织中将营养储备耗尽,就会出现这种情况。恶病质在患有一种叫做胰腺导管腺癌的癌症的人身上尤其常见。导致恶病质的机制在所有的肿瘤中并非都是一样的,是否有不同类型的恶病质取决于肿瘤类型或体重减轻发生在癌症的哪个阶段。驱动恶病质发生的两个关键机制是一种叫做分解代谢过程中分子的分解,另外一种是由人体免疫系统控制的炎症。胰腺分泌消化酶,分解复杂、高热量的食物,提供组织生长和维持所需的成分;这种分解代谢的功能被称为外分泌作用。外分泌系统损害会导致营养不良,可能导致组织浪费危及生命。然而,胰腺外分泌系统异常对人体恶病质的影响程度尚不清楚。
人类的胰腺癌通常发生在器官的某个会阻塞主胰管的区域,阻碍酶的释放。这可能导致胰腺外分泌不足,使得营养吸收不足和体重减少。如果人体缺乏必要的营养物质,如长链脂肪酸和维生素D,就会加剧恶病质的恶化,而这些物质的摄取是由胰酶如脂肪酶促进的。给予脂肪酸,尤其是结合补充胰腺酶时,会增加了胰腺癌患者的骨骼肌质量。
进行当前研究的研究小组以前观察到,在人类和小鼠早期胰腺癌发展之前,组织破坏发生在胰腺癌确诊之前。为了继续他们的研究,Danai及其同事利用基因工程改造的小鼠模型研究了胰腺癌,他们使用移植实验来检测肿瘤的位置是否影响组织消耗。发现如果将胰腺肿瘤细胞移植到小鼠皮下,则不会发生脂肪组织消耗,而如果将细胞移植入胰腺就会发生消耗。这一发现表明,胰腺环境在这种现象中起着关键作用,并且与先前研究的结果一致。然而,当肿瘤细胞移植入体腔时组织消耗会增加,这表明非胰腺部位的肿瘤也会引发这种现象。Danai及其同事发现,与缺乏肿瘤的对照小鼠相比,患有胰腺肿瘤的小鼠消耗更少的氧气并产生更少的二氧化碳。这表明癌症的存在可能与食物分解和营养吸收过程中的减少有关。为了研究胰腺肿瘤环境如何引起早期代谢变化和体重减轻,测试了是否与胰腺外分泌功能不全有关。当Danai及其同事给予小鼠胰腺酶时,脂肪组织消耗水平下降,表明胰腺外分泌功能不全在恶病质中具有因果关系。
Danai及其同事发现,尽管胰酶补充可以限制组织萎缩,但动物的存活率并没有提高。这一惊人的结果表明恶病质不会导致癌症相关的死亡率。其结果也与之前的临床证据一致,即胰酶补充剂不能提高胰腺癌的存活率。此外,当Danai 等人分析了782名胰腺癌患者的临床数据以评估脂肪组织消耗情况,他们发现消瘦与较低的存活率无关。但是,之前有报道称骨骼肌和脂肪组织的萎缩与癌症存活率降低有关,因此Danai及其同事的结果对恶病质影响存活率的观点提出质疑。除了调节外分泌功能外,胰腺还有内分泌功能——它产生调节新陈代谢的激素。胰腺分泌的内分泌系统的一个重要组分是胰岛素。胰岛素促进葡萄糖进入细胞,而缺乏胰岛素则会导致糖尿病。糖尿病有时会比胰腺癌确诊早一到两年,而且可能是危险信号。此外,葡萄糖代谢异常可能会导致脂肪和骨骼组织的损耗,糖尿病还可能导致外分泌功能不全。与对照小鼠相比,模型小鼠血液中的胰岛素和葡萄糖水平较低,而胰岛素和葡萄糖的减少可能会导致储存脂肪的分解增加,进而增加组织消耗。内分泌和外分泌系统与体重减轻之间的这种潜在联系在果蝇的研究中得到了验证。
外分泌和内分泌系统在胰腺癌中的作用还有待进一步研究。解决这个问题的一种方法可能是进行详细的基因和蛋白质表达分析以确定研究小组使用的小鼠模型中移植的癌细胞与周围健康胰腺之间的信号串扰。另一种可能的研究途径是在癌症诊断时调查胰腺外分泌功能不全,尤其是在肿瘤不阻断主胰腺导管的患者。
Danai及其同事没有研究炎症在癌症相关的体重减轻中的作用,但是这很难进行调查,因为胰腺肿瘤与由诸如蛋白质TGF-β等因素引起的免疫抑制相关。在小鼠胰腺癌模型中抑制TGF-β降低恶病质,并有间接证据表明低水平炎症会导致胰腺外分泌功能不全。这些观察结果提供了诱人的线索,表明炎症值得在此背景下进行进一步研究。其他机制是否可能会导致恶病质值得考虑。例如,食欲减退反过来可能会降低酶的输出,因此饮食摄入量可能是另一个关键因素。由于Danai及其同事的工作改善了我们对恶病质的认识,因此这种病症成为了一个独特的存在,而不仅仅是癌症的早期症状。未来研究的目标应该是描述恶病质中外分泌和内分泌功能与炎症之间的相互作用。虽然Danai及其同事的结果使人怀疑恶病质是否会影响癌症的生存,但如果能够取得进展来阻止组织的萎缩,它将大大减轻患者的疾病负担。