癌在现代医学术语中是一切恶性肿瘤的总称，如胃癌、肝癌等。除此外，血液细胞的癌变叫白血病；肌肉或骨内的恶性肿瘤称肉瘤；而骨髓或淋巴结血细胞所形成的恶性肿瘤则特称为淋巴瘤。人类文字记载肿瘤的历史足有3 000年以上。我国殷墟出土的甲骨文中就有“瘤”字的记载，然而，人类对肿瘤的科学研究则是近百年的事情。

 一、癌细胞的生物学特征

“癌”一词源于“蟹”的希腊语，从现代解剖学角度来看，这一词义却十分形象而又直观地表现了癌在其发生部位呈浸润性生长的特点。在人体内，正常细胞分裂增殖存在着接触抑制的机制，即细胞增殖到一定密度时就停止增殖，而癌细胞则失去了这种调节控制。当体内某些部位细胞发生癌变后，癌细胞大量消耗体内营养，逃避人体免疫系统的监控，无限制地分裂增殖、膨大、扩散，并侵入其它正常组织，所以这是一种在不该增殖的部位上、不该增殖的时候而疯狂增殖的细胞。

1、脱分化

脱分化是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。在成年人体内大部分组织器官中细胞已处于完全分化状态，具有特定的形态和生理特性，执行特定功能，并且大部分已失去或暂时失去分裂增殖的能力。但是，当细胞癌变时会失去分化后的特性。例如，癌变细胞可恢复分裂增殖的能力；又如，已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达20余种，胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所特有的，但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。

图2-1：刚分裂的癌细胞（左右两个细胞）

2、无限增殖

正常细胞经过一定次数分裂后就走向衰老和死亡，癌细胞却能无限增殖，在体内表现为长成肿瘤，在体外培养中能无限的传代下去。例如，在世界各地实验室中广泛使用的Hela细胞系，来自1951年一名患宫颈癌的黑人妇女病人。

图2-2癌细胞在正常组织中的无限增殖

3、失去接触抑制现象

正常细胞生长到邻近细胞相互接触时，其运动和分裂都停顿下来，这称为接触抑制现象，但癌细胞在体内生长或体外培养时均不具有这种现象。

图2-3癌细胞丧失接触抑制现象

4、细胞表面和粘附性质改变

癌变后的细胞其表面发生了很大了变化：

粘着性下降

癌细胞表面的糖蛋白和糖脂成分与正常细胞有别，其细胞表面粘附分子——上皮粘连素（E—cadherin）表达减少，致使细胞间的粘连性下降，易与其他正常细胞接近，可能是癌细胞侵入正常组织的原因之一；也是癌细胞容易转移扩散的重要原因。转移是指肿瘤由原发部位播散到远处器官的过程。肿瘤在发展过程中，除了向周围不断浸润扩散，直接侵犯周围组织外，癌细胞还通过各种途径（如血液、淋巴液转移等）脱离原发病灶，向远处转移，可在人体各个部位形成新的同一病理类型的肿瘤。

图2-4 癌细胞迁移

产生新的膜抗原

癌细胞失去了质膜上原有的主要组织相容性抗原（MHA），而出现一些新的表面抗原。如在人类黑色素瘤、结肠癌、乳癌、肺癌等肿瘤细胞表面检测到肿瘤特异性抗原的存在。

凝集性增强

细胞膜脂质双分子层结构发生改变，糖蛋白的糖链结构变化，在膜中运动性能增强，所以癌细胞容易被凝集素凝集，即容易在低浓度外源凝集素存在下即可发生凝集现象，而正常细胞则需要高出癌细胞数倍乃至几十倍浓度凝集素才会发生凝集。

 二、致癌因子

肿瘤学家认为，人类的癌症80%由环境的致癌因素引发。致癌的环境因子有很多，大致可以归纳为三个方面：

1、物理致癌因子

物理致癌因子的类型

物理致癌因子主要是辐射致癌，包括紫外线、电离射线等。辐射引起的恶性肿瘤有：白血病、乳腺癌、甲状腺肿瘤、肺癌、骨肿瘤、皮肤癌、多发性骨髓瘤、淋巴瘤等。

辐射可引起人类恶性肿瘤最明显的事例是，在日本广岛、长崎原子弹爆炸后的幸存者中，数年之后白血病、乳腺癌、肺癌、骨肉瘤、甲状腺癌、皮肤癌等发病率较之其他地区高，而且发病率与原子弹爆炸时的放射暴露量成正比。

图2-5 广岛和长崎两地的原子弹受害者白血病和皮肤癌的发病率明显高于其他地区

1986年前苏联切尔诺贝利核电站四号核反应堆发生爆炸，导致大量放射物质外泄，事后除了引起不少人因急性放射病死亡外，受查人群中的癌症发病率要比普通人群高7倍。受辐射危害可以来自环境污染，也可以来自医源性。例如，多次反复接受X射线照射检查或放射性核素检查可使受检人群患肿瘤机率增加；若用放射疗法治疗某些疾病也可诱发某些肿瘤，在那些因治疗而接受大剂量放射的人群中，白血病的发病率也较高。

近年来不少研究表明，阳光中的紫外线与人的皮肤癌有密切关系，尤其是臭氧层的破坏，使得紫外线辐射更强，由此全球皮肤癌的发病率急剧上升。电磁辐射的致癌作用已受到广泛的关注。

图2-6日光浴

物理因子致癌的可能机理

辐射线(X、α、β、γ和快中子等)能穿透生物体，射线可直接击中DNA链，能量被DNA分子吸收，引起染色体内部的辐射——化学效应，导致DNA发生断裂、分子间交联、染色体畸变。

紫外线照射使DNA上形成嘧啶二聚体是引起突变的主要原因，嘧啶二聚体影响DNA复制中正常碱基的配对，使DNA复制突然停止或错误复制而诱发突变。

2、化学致癌因子

化学致癌物

大多数人类癌症的发生与化学致癌物质有关。目前已知的化学致癌物质约1 100种以上。在有致癌作用的化学物质中，亚硝胺类、苯并芘和黄曲霉素是公认的三大致癌物质，它们都与饮食有密切关系。

亚硝胺类：这是一类致癌性较强，能引起动物多种癌症的化学致癌物质，其中尤以消化道癌最为常见。亚硝胺类化合物普遍存在于谷物、干酪、烟酒、熏肉、烤肉、海鱼、罐装食品等中，腌制食物、不新鲜食物（尤其是煮过久放的蔬菜）内亚硝酸盐的含量较高。有些化合物原先并非是致癌物，一旦与其他物质反应便转变为致癌物。如亚硝酸钠本身是一种非致癌物，它被广泛用于某些肉类产品上，如使火腿等呈现悦目的粉红色，但一旦其进入人体胃后，便在酸性环境中与仲胺发生反应生成强致癌物—亚硝胺。

多环芳香烃类：苯并芘、甲基胆蒽、沥青、煤焦油等。苯并芘主要产生于煤、石油、天然气等物质的燃烧过程中，脂肪、胆固醇等在高温下也可形成苯并芘，如熏烤食物中的3，4-苯并芘。长期接触苯并芘，除能引起肺癌外，还会引起消化道癌、膀胱癌、乳腺癌等。

图2-7熏烤食物

黄曲霉素：黄曲霉素是由黄霉菌产生的真菌霉素。黄曲霉素主要存在于被黄霉菌污染过的粮食、油及其制品中，以黄曲霉污染的花生、花生油、玉米、大米、棉籽中最为常见。在干果类食品如胡桃、杏仁、榛子、干辣椒中，在动物性食品如肝、咸鱼中以及在奶和奶制品中也曾发现过黄曲霉素。一些肝癌高发区，人们常食发酵食品如豆腐乳、豆瓣酱等，这类食品在制作过程中如方法不当，容易产生黄曲霉素。黄曲霉素主要引起肝癌，还可以诱发骨癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌、卵巢癌等。

烷化剂类：如甲醛、硫酸二乙酯、氯乙烯和氮芥等可引起多种癌症等。世界卫生组织2004年6月15日发布的第153号“甲醛致癌”公报，是世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究机构(IARC)汇集了10个国家的26位科学家针对甲醛致癌评议的结果。而此前甲醛一直是可疑致癌症物质。IARC组织专家小组指出，甲醛不但能导致鼻腔癌和鼻窦癌，并有强烈但尚不充分的证据显示可以引起白血病。因为，目前白血病方面的证据还仅限于流行病学方面的发现，尚未能分析白血病的癌变机理。甲醛在世界范围内被大规模地运用于生产生活当中，如塑料和涂料的制造、纺织物和工业化学品的生产。通常的污染源包括车辆气体排放，夹层板和类似的建筑材料、地毯、油漆和清漆等都含有大量的甲醛，是装修和家具的主要污染物。

图2-8装饰材料中的甲醛

生活嗜好物：香烟、槟榔等。烟草烟雾中存在着20余中化学致癌因子，可造成肺、喉、口腔、胰腺、膀胱、胃、肝、肾和其它类型的癌症，临床研究表明肺癌87%与吸烟有关。

其他如芳香胺类、氨基偶氮类、某些铬、镍、砷金属等也可致癌。

化学致癌的机理

化学致癌物根据它们在致癌过程中的作用可分为：

直接致癌物：少数化学致癌物质进入人体后可以直接诱发肿瘤，这种物质称为直接致癌物。

间接致癌物：大多数化学致癌物进入人体后，需要经过体内代谢活化或生物转化，成为具有致癌活性的最终致癌物，才能引起肿瘤发生，这种物质称为间接致癌物。

直接致癌物和最终致癌物可与DNA等生物大分子中的某些基团发生作用，引起碱基置换、缺失，DNA交联、断裂，染色体畸变等，还有可能激活某些原癌基因等，最终使细胞癌变。所以，直接或间接导致基因突变的致癌物统称为基因毒性致癌物（genotoxic carcinogen）。但有些致癌物并不损伤基因，但能促进细胞分裂，称为非基因毒性致癌物（non-genotoxic carcinogen），如乳腺癌、前列腺癌和子宫膜癌的致癌物是有激素活性的甾体类化合物，雌二醇可引起卵巢癌和乳腺癌。

3、病毒致癌因子

致癌病毒

1911年美国病理学家劳斯（F.P.Rous）将鸡肉瘤组织匀浆后的无细胞滤液皮下注射于正常鸡，成功地诱发了鸡的肉瘤，1947年Claude等观察到该病毒颗粒,命名为Rous肉瘤病毒（(Rous sarcoma virus, RSV)。Rous肉瘤病毒是第一个被证实的肿瘤病毒，对于肿瘤病毒与宿主细胞相互关系的研究，逆转录酶的发现和第一个癌基因(src基因)在病毒基因中的定位等,都是在这一系统中研究获得的具有重要意义的结果。

之后，在20世纪50～60年代，陆续发现了许多能导致哺乳动物得病的肿瘤病毒。目前已有比较可靠的证据表明，人宫颈癌是由人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)引起的，HPV有 50余种亚型，与生殖道肿瘤的发生有密切关系，并与口腔、咽、喉、气管等处的乳头状瘤和皮肤疣等良性病变有关；乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)可以激活肝细胞中的myc，ras，erbB等原癌基因，从而引发肝癌；EB病毒（Epstein Barr virus，EBV) 是一种疱疹病毒，与儿童的Burkitt淋巴瘤和成人的鼻咽癌有密切关系，等等。

图2-9子宮颈癌

图2-10电镜下的Epstein-Barr (EB) 病毒

病毒致癌的机理

肿瘤病毒可以在动物界以潜伏状态广泛存在，通过直接接触感染或通过胎盘、乳汁感染子代。病毒诱发肿瘤与很多因素有关，如宿主的遗传特征、性别、内分泌状况、免疫状态、年龄以及病毒的致癌强度等等。

肿瘤病毒有两种类型，即DNA病毒和RNA病毒。

DNA病毒：DNA病毒由DNA核心及外围的蛋白衣壳所组成，通常它首先先附着在宿主细胞表面，接着将其DNA注入细胞内，并渗入到宿主细胞的基因组内，此过程称为“整合”（integration）。随着病毒DNA整合于宿主细胞DNA中，使后者发生遗传性改变，即转化。于是，一个正常细胞便可能转变为癌细胞。例如，在宫颈癌细胞中HPV的DNA序列已经整合到宿主细胞的基因组中，宫颈癌的发生与原癌基因c-ras和c-myc的变异有关。人肝癌细胞DNA中发现有HBV病毒的碱基序列， HBV整合到人肝细胞 DNA中后导致肝细胞 DNA发生缺失、插入、转位、突变或易位等改变。

RNA病毒：引起人类T淋巴细胞白血病的人T淋巴细胞白血病病毒（Human T-cell leukemia virus HTLV）等属于RNA病毒。RNA病毒引起肿瘤的过程比较复杂一些，即它们需要逆转录酶的帮助先合成DNA，再由这种DNA插入到细胞的基因组内，引起细胞的癌变。RNA病毒感染机体后，一般情况下受到正常细胞的调节控制，病毒处于静止状态，但受到化学致癌物、射线辐射等因素的作用后，可能被激活病毒表达而在体内诱发肿瘤。

图2-11 RNA病毒致癌机理