Nature | 癌症与神经系统的致命舞蹈

癌症如何劫持神经系统

2. 神经元的物理连接:

癌细胞与神经元之间的物理连接是劫持神经系统的另一种机制。癌细胞能够利用和模仿神经元的行为，形成类似于突触的结构，从而与神经系统建立直接的物理联系。这种联系使得癌细胞能够直接接收来自神经元的信号，包括促进生长和分裂的信号。例如，某些类型的胰腺癌细胞能够诱导周围的神经纤维生长进入肿瘤组织，形成与神经元类似的连接结构，这不仅为癌细胞提供了生长所需的信号，还增加了肿瘤的疼痛感，加剧了疾病的严重程度。

3. 神经生长因子的影响:

神经生长因子在癌症劫持神经系统中也起着决定性的作用。癌细胞能够分泌或诱导宿主组织产生神经生长因子，这些因子不仅能够促进神经纤维向肿瘤生长，还能够直接促进癌细胞的生长和存活。例如，肿瘤微环境中的神经生长因子能够激活癌细胞表面的受体，启动一系列的信号传导路径，促进癌细胞的增殖和存活。此外，神经生长因子还能够改变肿瘤微环境，使其更加有利于癌症的生长和扩散。

通过这三个方面的相互作用，癌症能够有效地劫持神经系统，为其生长提供支持。了解这些机制不仅对于揭示癌症的生物学特性至关重要，也为开发针对癌症与神经系统相互作用的新型治疗策略提供了可能。

3D模型系统展示了神经细胞（品红色）如何与癌细胞（绿色）相互作用（Credit: Jennifer Su, Peter Wang, Nicole Lester, William L. Hwang）

癌症与神经系统的相互利用

1. 神经系统的支持作用:

神经系统为癌细胞提供营养和生长的环境，这一发现颠覆了传统对癌症生长机制的理解。神经纤维的渗透不仅为肿瘤细胞直接提供了营养物质，还通过释放特定的生长因子和神经递质，创造了一个促进癌细胞生长和分裂的微环境。例如，神经源性因子如神经生长因子（NGF）和脑源性神经营养因子（BDNF）等，可以直接作用于癌细胞，促进其生存和扩散。此外，神经纤维的入侵还可以促进血管新生，为肿瘤提供更多的营养供应，加速其生长速度。

2. 免疫系统的抑制:

神经系统还能够帮助癌细胞逃避免疫系统的监视，这是通过调节免疫系统的反应实现的。神经细胞通过分泌特定的神经递质和神经肽，如去甲肾上腺素和伽玛氨基丁酸（GABA），能够抑制免疫细胞的活性，减少它们对癌细胞的攻击。这种抑制作用不仅限于肿瘤局部的免疫反应，也影响到全身的免疫状态，使得癌细胞能够在一个相对“安全”的环境中生长和扩散。

此外，神经系统对免疫系统的调节还涉及到神经-免疫轴的建立，即通过神经系统和免疫系统之间的相互作用，形成一种调节机制，使得癌细胞能够利用这一机制逃避免疫监视。例如，慢性应激的情况下，身体会通过激活交感神经系统来调节免疫反应，这种状态下的免疫细胞表现出对肿瘤的较低反应性，为癌细胞的生长创造了条件。

通过神经系统的支持作用和免疫系统的抑制，癌症能够在人体内建立起一个有利于其生长和扩散的微环境。这些机制的发现不仅为我们理解癌症的复杂性提供了新的视角，也为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。

免疫细胞（左）旁边是一种名为室管膜瘤的神经系统癌细胞（Credit: Eye of Science/Science Photo Library）

治疗策略的新视角

针对神经系统的治疗方法:

随着对癌症与神经系统相互作用机制的深入理解，开发针对这些相互作用的治疗方法成为了研究的新方向。一种策略是开发能够阻断神经信号传递给癌细胞的药物，从而抑制肿瘤的生长。例如，针对神经生长因子（NGF）及其受体的抑制剂可以阻止神经生长因子对癌细胞的促进作用，减缓肿瘤的发展。

另一种策略是利用神经阻断技术或手术方法来切断肿瘤与神经系统之间的物理连接。这种方法在某些类型的癌症治疗中已经显示出潜力，尤其是在那些神经纤维密集渗透到肿瘤中的情况下。通过减少神经纤维对肿瘤的直接支持，可以有效地抑制癌症的生长。

已有药物的重新应用:

利用已有的神经系统药物来治疗癌症是另一种具有潜力的策略。许多针对神经系统疾病的药物，如β-阻断剂和抗抑郁药，已经显示出能够间接影响癌症的生长和扩散。例如，β-阻断剂能够通过抑制交感神经系统的活动来减少肿瘤中的血管生成，从而抑制癌症的生长。

抗抑郁药，特别是那些作用于血清素和去甲肾上腺素的药物，也显示出对抗癌活性。这些药物可以通过改变肿瘤微环境中的信号传递，从而抑制癌细胞的生长和扩散。此外，某些用于治疗癫痫的药物也被研究作为癌症治疗的可能性，因为它们可以通过减少肿瘤细胞的电信号活动来抑制肿瘤的生长。

这些治疗方法的开发和应用提供了新的视角和希望，为癌症患者带来了更多的治疗选择。通过针对癌症与神经系统之间的相互作用，可以开发出更为精准和有效的治疗策略，为癌症治疗带来革命性的变化。

潜在的研究领域：

随着对癌症与神经系统相互作用机制理解的不断深入，未来的研究将会开拓多个新领域，探索更多潜在的研究方向。首先，细胞水平上的相互作用机制仍需进一步明确，包括癌细胞如何具体调控神经细胞的功能，以及这种调控对癌症进程的具体影响。此外，神经系统对癌症微环境的影响，特别是如何通过神经系统调控肿瘤免疫微环境，是未来研究的另一个重要领域。

另外，基于神经系统与癌症相互作用的新型治疗策略的开发将是未来研究的重点。这包括不仅限于药物治疗，还有基因治疗、免疫治疗以及生物技术在内的多种治疗方法。研究者们需要探索如何更有效地利用这些治疗手段，针对癌症与神经系统之间的特定相互作用进行干预。

在探索癌症与神经系统相互作用的过程中，跨学科合作显得尤为重要。神经科学、肿瘤学和药理学等领域的知识和技术的整合，可以为理解复杂的癌症与神经系统相互作用机制提供更全面的视角。例如，神经科学提供的关于神经信号传递和神经细胞行为的知识，可以帮助肿瘤学研究者更好地理解癌细胞如何与神经系统相互作用。同时，药理学的进展可以为开发新型治疗策略提供必要的技术支持。

此外，数据科学和生物信息学在跨学科合作中也扮演着越来越重要的角色。通过对大规模生物医学数据的分析，研究者可以发现癌症与神经系统相互作用的新模式和潜在的治疗靶点。因此，建立跨学科合作平台，促进不同领域之间的知识和技术交流，将对未来癌症研究产生深远的影响。

癌症与神经系统之间的相互作用揭示了肿瘤生物学的一个重要而复杂的领域。通过神经信号的直接交流、物理连接以及神经生长因子的调节，癌细胞能够利用神经系统促进其生长和扩散。这一发现不仅拓展了我们对癌症生物学的认识，也为癌症治疗提供了新的策略。