第四节 肿瘤干预
一、肿瘤干预概述
据世界卫生组织估计,全世界每年恶性肿瘤新发病例约1000万,死于肿瘤的患者近700万人,预计未来25年内将有3亿新发病例,约有1亿人死于肿瘤。近年来肿瘤治疗已经取得了很大的进步,手术切除、放射治疗、化学药物治疗、靶向药物治疗和肿瘤生物治疗等的广泛应用延长了肿瘤患者的生存期,生存质量明显得到改观。但越来越多的学者认识到,恶性肿瘤的前期预防同样是恶性肿瘤重要的控制策略之一。因此,针对肿瘤发生前的人群包括健康人群或高危人群,采取一定措施,包括饮食调节、改变不良行为方式、个人防护、抗病毒治疗、药物预防等多种方式,以去除或降低肿瘤危险因素,达到降低肿瘤发生风险的目的,从而预防或延缓肿瘤的发生,这些措施就是肿瘤干预。肿瘤干预的核心目标是降低肿瘤的发病率和死亡率,最终目标是降低全死因。
20世纪早期,肿瘤的发病率相对较低,但预后较差,肿瘤预防和控制的概念尚未被广泛认可。1913年,美国癌症协会(American Cancer Society)的前身“American Society for the Control of Cancer”首次提及了“癌症控制(cancer control)”一词,其驱动事件是对当时致死性的宫颈癌病例进行早期手术。直至20世纪80年代,随着基础科学和临床医学的发展,科学家对肿瘤的认识更加深入,肿瘤预防和控制的相关研究逐渐得到了重视。1983年,美国NCI成立了独立的癌症预防和控制部(DCPC)。1985年,该部门负责人Greenwald和Cullen首次提出了肿瘤预防和控制框架,这一框架贯穿从基础研究(包括形成假设、建立方法)、到干预研究(如随机干预试验)以及最终应用于人群(如形成实施方案甚至防治指南等)的全过程,这一框架使得肿瘤预防和控制的研究和实践更加的科学。随后的20年来,许多国家,特别是美国,应用这一框架在肿瘤预防和控制方面取得了较大的成功。在此基础上,1997年,加拿大国家癌症研究所提出更全面的肿瘤预防和控制框架,更加注重预防实践以及新知识与预防实践的结合,这一举措也得到了美国肿瘤预防和控制机构的采用,通过不断整合新知识和更新政策,成为目前肿瘤预防和控制的主要纲领 [4]。
肿瘤是一种复杂性疾病,针对其进行干预和控制也是极其复杂的过程。在过去的几十年中,基于全人群的肿瘤预防和控制策略确实取得了较大的成功,包括社会经济发展、政策制定和发展、健康宣传、健康促进等等宏观措施,一些肿瘤的死亡率出现了明显的下降,生存期延长、生存质量也得到了改善。近年来,随着肿瘤治疗和预防水平的提升,针对所有人采用相同的预防手段和治疗方式逐渐被人们所诟病,不仅造成医疗资源的浪费,并且选择不合理防治方案导致患者的治疗延误,而不需要防治的患者易造成巨大的心理压力,影响生活质量。因此,个体化医学的理念应运而生,即不再采用统一的方案,而是针对每个个体的具体情况采取相应的防治方案。这种理念在肿瘤预防和干预中的应用,即个体化干预。个体化干预是指在获得个体肿瘤发病风险的前提下,综合个体的信息决定是否干预措施,采取何种干预措施进行肿瘤干预。个体化干预包括个体风险预测和干预措施两方面研究内容。个体风险预测详见第五章危险度评估相关内容,本章将重点介绍肿瘤干预的相关措施。
二、肿瘤干预措施
尽管对肿瘤发病的认识还不全面,但目前普遍的观点认为,肿瘤是自身的遗传因素和外在的环境因素共同作用的结果。遗传因素是先天的,目前还无法进行干预,但遗传因素决定了机体对环境因素的反应,是肿瘤发生的内因。因此,尽管遗传因素不是直接干预的靶点,但其可指示个体先天风险或环境暴露下的风险,是针对环境因素干预的“指挥棒”,也是肿瘤个体化干预必不可少的内容。肿瘤干预的直接靶标主要是各类环境因素,研究表明,在肿瘤发生中主要环境因素所占的比重分别为:①吸烟约占30%;②饮食因素平均占25%,其变化幅度为15%~35%;③生育和性行为约占7%;④职业因素约占4%;⑤酒精滥用约占3%;⑥地理因素约占3%;⑦环境和水污染约占2%;⑧药物和医疗因素约占1% [20]。本章将主要从生活方式、营养以及医学干预等几个方面简要介绍肿瘤干预措施。
(一)生活方式干预
据估计,70%的肿瘤患者是由于不良生活方式导致的。生活方式也是造成肿瘤发病存在明显的地区和种族差异的主要原因之一。近年来,包括我国在内的发展中国家肿瘤发病谱发生了一系列的变化,如乳腺癌、结直肠癌和前列腺癌的发病率呈现迅速上升趋势,主要的原因是生活方式“西化”。随着全球经济的发展和交融,整个社会趋向多元化,导致社会分工深度细化,造成了更加复杂、个性化的生活方式,个体化的生活方式干预将是当前的肿瘤干预的主要措施。生活方式干预的内容主要包括:饮食调节、体育锻炼、烟草以及体重控制。
1.烟草控制
目前,全球约有13亿吸烟者,据估计2000—2024年期间死于烟草暴露者将达到1. 5亿,所有的肿瘤患者中约30%可归咎于烟草暴露,是肿瘤相关病因中所占比例最高的单一病因,因此烟草控制是首要的肿瘤干预措施。烟草烟雾中含有4000多种已知的化合物,其中含有50多种已知的致癌物,包括多环芳烃和烟草相关亚硝胺(如NNK)。1950年,烟草暴露与肺癌之间的关联首先被报道,至今已经有至少13种肿瘤与烟草暴露存在确切的病因关系 [21]。
烟草的干预有两种策略,一是针对预防青少年开始吸烟的长期干预策略,二是旨在辅助吸烟者戒烟的近期干预策略。前者主要是系统的烟草控制措施,如通过法律规定的条款限制烟草市场、保障室内清洁空气以及禁止部分群体接触烟草,并利用税收等市场经济手段调节烟草消费行为。后一种策略主要是通过药物(如使用尼古丁替代品)或行为干预等手段帮助吸烟者成功戒烟,行为干预包括心理辅导、技巧培训以及社会关爱等措施,效果一般优于药物治疗,药物和行为干预可以使20%~25%的吸烟者戒烟1年以上 [21]。
烟草控制策略在发达国家已取得了较好的效果,在美国,吸烟率已从1965年的42%降至2012年的18% [22],与此相吻合的是美国吸烟相关肿瘤的发病率也大幅下降,据估计,美国头颈部肿瘤的发病率从1990至2013年期间将下降30%左右 [21]。为了在全球控制烟草危害,世界卫生组织提出并推动《世卫组织烟草控制框架公约》的实施,该公约已有176个国家或地区加入,覆盖全球约88%的人口。但目前全球的烟草控制仍面临巨大的挑战,特别是发展中国家,如中国是目前烟草最大的生产和消费国,非洲国家在陆续摆脱贫穷和战乱的同时,也逐渐成为烟草消费增长的地区。
2.体重控制
能量平衡是指机体能量摄入和消耗之间的差异,前者主要通过饮食获得,后者可以通过多种方式消耗,包括机体的日常活动以及体育锻炼。然而这仅仅是一种简化的能量平衡模式,事实上能量平衡还受到众多因素的影响,包括遗传、食物构成、体重、体重构成和睡眠等,是一个复杂的过程。机体能量失衡将导致多种疾病的发生,包括糖尿病、心脑血管疾病和肿瘤,能量平衡是控制肿瘤发生的主要措施之一。
根据国际统一标准,体重指数(BMI)为25~29. 9kg/m 2可定义为超重,BMI≥30kg/m 2被定义为肥胖。最近的荟萃分析显示,超重和肥胖与食管腺癌、肾癌、结肠癌、胆囊癌、乳腺癌、胰腺癌以及绝经后子宫内膜癌均存在关联 [23]。在美国,男性的20%和女性的15%肿瘤相关死因可归咎于超重和肥胖。体重可以通过控制能量摄入和增加体育锻炼进行控制,这一策略对绝大部分个体均具有较好的效果。但应用这一策略对于一部分人群而言并不奏效,此时可通过外科手术或者药物干预的手段进行体重控制。目前,欧美国家在体重控制方面面临较严峻的考验,如在美国,35%的成人和17%的青少年和儿童是肥胖人群。
3.体育锻炼
缺乏规律体育锻炼与结肠癌、子宫内膜癌和绝经后乳腺癌存在高度正关联,越来越多的证据表明,缺乏体育锻炼还可能增加肺癌、胰腺癌和绝经前乳腺癌的发生风险。此外,最近的多个研究表明,长期静坐的行为方式是一种独立于体重和体育锻炼的肿瘤发病和死亡危险因素 [23]。例如,一项研究发现,与从未采用静坐工作方式的个体相比,拥有10年以上的静坐方式工作个体发生结直肠癌的风险增加了一倍 [24]。另一项大型研究显示了类似的结果,无论研究对象是否进行体育锻炼,静坐的时间越长,死亡的风险越高 [25]。
2008年,美国卫生与公共服务部(HHS)发布了体育锻炼指南,该指南针对6岁以上人群进行体育锻炼提供了指导原则。其要点是:对于儿童和青少年,每天体育锻炼应不少于60分钟,这些时间主要是中等强度到剧烈的运动,如跑步等,并且每周应不少于3次剧烈运动;对于成人,任何体育锻炼都是对健康有帮助的,每周应不少于150分钟中等强度或者75分钟高等强度的运动,每次有氧运动应不低于10分钟,运动时间尽可能均衡分布;理想状态下,中等强度的有氧运动应不低于300分钟,或者高强度的不低于150分钟;成人还应进行腿部、臀部、背部、腹部、胸部、肩部和臂部等部位的伸展运动。
生活方式干预的其他内容还包括控制饮酒、紫外线照射和不良性行为等。确切的证据表明过量饮酒可增加多种肿瘤的发病率,包括上消化道肿瘤、肝癌、结肠癌和乳腺癌。紫外照射是基底细胞癌、鳞状细胞癌和黑色素瘤等皮肤癌的主要危险因素。采用安全的日光照晒方式(如使用防晒霜)以及避免室内紫外灯的照射可明显降低皮肤癌的发病风险。
(二)营养干预
营养与肿瘤的研究是目前肿瘤研究中最活跃的领域之一,食物是人体联系外环境最直接、最频繁、最多元的物质,也是机体内环境及代谢的物质基础。流行病学研究发现营养与心血管疾病之间的高度关联,并最终被用于缺血性心脏病的预防。与心血管疾病不同,营养与肿瘤的关系更为复杂,研究实施更为困难。20世纪60年代,多个生态学研究发现,脂肪摄入与结直肠癌和乳腺癌死亡率存在相关性,并且被移民流行病学研究所证实。而过去50年中,胃癌的发病率和死亡率下降了50%,其部分原因被认为是食物的储存方式由原来的腌制或熏烤转为了冰箱储存,以及新鲜果蔬的增加。这些研究成果提示,营养也是肿瘤发生的重要影响因素。1981年,Doll和Peto估计,约35%(可信区间:10%~70%)的肿瘤相关死因与不良饮食有关,不良饮食主要指膳食中摄入的热量、脂肪过多,食物中某些营养成分不足(如维生素A、膳食纤维等)所造成的,这些肿瘤包括胃癌、直肠癌、结肠癌、卵巢癌、宫体癌和乳腺癌 [26]。因此,膳食营养干预是肿瘤预防的一个关键环节,在肿瘤防治中具有极其重要的地位。
动物蛋白及膳食总蛋白可增加乳腺癌、结肠癌、胰腺癌及子宫内膜癌的发病风险,牛肉、猪肉的摄入可增加乳腺癌的风险。不同种族调查也支持动物蛋白的摄取量与乳腺癌、子宫癌和前列腺癌发生的相关关系。膳食中脂肪与肿瘤的关系可能是研究最广泛的因素。目前观点一致认为,高脂饮食可促进结肠癌、乳腺癌和前列腺癌的发生。20世纪70年代的流行病学调查指出,维生素A或β-胡萝卜素的摄入量与肺癌、胃癌、食管癌、膀胱癌、结肠癌呈负相关。我国华北地区食管癌病因研究开展了维生素A抑制亚硝胺致癌作用的实验,研究发现其对食管上皮增生、乳头瘤及肿瘤有抑制作用。但是,近年来,也有学者研究提示β-胡萝卜素并不能抵抗肿瘤,在预防肿瘤中可能起一定的作用。维生素E能够阻断致癌性亚硝基化合物合成的能力,是天然的抗氧化剂,能够限制过氧化物和环氧化物在体内的生成,保持细胞膜的稳定性,防止某些酶和细胞内部成分遭到破坏。然而,前期的研究更多的是基于生态学观察或病例-对照研究,随着前瞻性队列研究和临床试验等研究设计的应用,饮食与营养因素在肿瘤发生中的作用并不明显,饮食因素在肿瘤发生中所占的比重已经被下调。以下将简要介绍两项营养与肿瘤的研究结果。
1.硒和维生素E预防前列腺癌的营养干预研究
前列腺癌是危害男性健康的重要疾病之一,其已知的危险因素包括遗传、种族差异以及年龄。研究表明,具有相同遗传背景的男性居住不同地区其前列腺癌患病风险不同,提示地理环境可能是前列腺癌的一个重要影响因素。前列腺癌因其发病率较高、潜伏期长、激素依赖性强、血清生物标志物检测方便以及明显的癌前病变(前列腺上皮内瘤)等特点,是一级预防试验较好的选择。近年来,越来越多的研究显示,微量元素硒以及维生素E可以降低前列腺癌的发病风险。硒及维生素E癌症预防试验(SELECT)是一个三期随机对照试验,研究的目的是在健康男性中探索硒和维生素E是否可以单独或联合降低前列腺癌的发病率 [27]。该项研究于2001年8月至2004年6月招募了来自美国、加拿大和波多黎各地区427个研究机构的男性,入选的标准包括前列腺特异性抗原(PSA)≤4. 0ng/ml、直肠指诊排除前列腺癌、黑人男性年龄≥50岁,其他人≥55岁。符合纳入标准的34 887例男性入选者被随机分为4个治疗组,8752例服用硒,8737例服用维生素E,8702例同时服用这两种药物,8696例服用安慰剂。该研究于2011年7月完成最终随访资料的收集,随访时间为7~12年,主要观察指标为前列腺癌的发生。研究发现,安慰剂组新发529例前列腺癌,维生素E组新发620例(风险比HR:1. 17;99%CI:1. 004~1. 36);硒制剂组新发575例前列腺癌(HR:1. 09;99%CI:0. 93~1. 27),硒联合维生素E组新发555例(HR:1. 05;99%CI:0. 89~1. 22)。因此,该研究的结论是饮食中补充维生素E可能显著增加前列腺癌发生的风险。
2.EPIC(European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition)研究
这是一项旨在探索饮食、生活方式以及环境因素与各种肿瘤发病率关系的前瞻性研究 [27]。该研究开始于1992年,现在已发展成为一项多中心合作的研究,该研究目前已纳入来自10个欧洲国家23个研究中心的35~70岁参与者52. 1万人,这些研究对象均为来自不同地区的普通人群,可以保证暴露水平及肿瘤发病率的多样性。20世纪90年代,研究结果大多显示膳食纤维摄入可以降低结直肠癌的发病风险,但是这一观点在随后的前瞻性和干预试验中受到了质疑。经过5年随访,EPIC队列发生了1056例结直肠癌病例,结果显示膳食纤维的摄入加倍可降低40%的结直肠癌发病风险。该研究的另一个发现是,生肉的摄入同时合并少膳食纤维饮食可以增加大肠癌的发病风险,其可能的机制是生肉摄入可以增加内源性的亚硝化合物和致癌性的亚硝化合物。
(三)医学干预
肿瘤的干预除了生活方式和营养干预外,医学手段也是一项重要的措施,前两种方式可以针对全人群,也可以针对高危人群,而医学干预主要是应用于高危人群。总体而言,医学干预可分为手术干预、化学预防和疫苗干预等几类。
手术干预是应用外科手术的方式破坏或移除肿瘤发生部位的组织或器官,阻止组织发生癌变。手术干预主要的应用范围之一是已知的癌前病变,如当大肠息肉大于1cm,并伴随腹部症状时,可通过内镜电灼或经腹腔镜切除息肉预防大肠癌的发生。此外,手术干预也常用于高风险人群肿瘤预防,如高加索裔女性乳腺癌患者5%~10%是遗传性的,表现为BRCA1/BRCA2等高外显性基因突变,尽管拥有基因突变的女性不一定发生乳腺癌,但一些女性选择手术切除乳腺的方式预防肿瘤的发生。手术干预进行肿瘤预防的效果相对比较明显,但不足之处是大部分手术是有创的,往往给患者带来较大的痛苦,不容易被健康人群接受,应用范围受到限制。
肿瘤的药物干预,即化学预防,最早是由Sporn和Suh在1976年提出的,20世纪80年代末开始逐渐得到重视,指用天然的和(或)人工合成的药物来预防抑制或逆转癌的发生或抑制侵袭性癌的发展。肿瘤化学预防若效果明确,将是一种代价较小并值得推荐的干预手段,也被认为是短期内能降低肿瘤发病率的唯一可行手段。发达国家如美国和日本已将肿瘤的化学预防列为国家重点研究课题之一,美国在国立癌症研究所成立了“癌化学预防和癌控制部”。我国的肿瘤化学预防研究开展虽晚,但已引起了学术界的密切关注,一些肿瘤化学预防课题已列入了近年的国家重点攻关科技项目。目前,在肿瘤的化学预防领域较有说服力的案例来自激素依赖乳腺癌的化学预防——他莫昔芬(Tamoxifen)。此外,前列腺癌的化学预防——5α还原酶抑制剂非那雄胺(Finasteride)也吸引了巨大关注。
美国FDA在1998年批准他莫昔芬作为乳腺癌预防用药的随机临床对照试验,该临床实验随机分为两组,一组是他莫昔芬干预组,一组是安慰剂组,每组均包含6000余例女性,经过5年的随访发现,他莫昔芬可降低49%浸润性乳腺癌的发病率以及50%非浸润性乳腺癌的发病率。此外,雷洛昔芬也在研究之中,雷洛昔芬是苯并噻吩衍生物,属于该类别的选择性雌激素受体调节剂,其作为对雌激素受体功能拮抗剂,可在乳腺和子宫生殖组织或其他组织中保持雌激素的作用 [27]。另一项研究表明,雷洛昔芬的60mg/d或者120mg/d剂量组与安慰剂组相比,雷洛昔芬可降低浸润性乳腺癌和ER(+)浸润性乳腺癌的发病率达到59%,但是其对ER(-)浸润性乳腺癌干预未见明显效果 [27]。
前列腺癌是人类最常见的实体恶性肿瘤之一,是一种雄激素相关的肿瘤,5α还原酶抑制剂可通过抑制睾酮向二氢睾酮的转化,阻断二氢睾酮的生物学效应,可能是前列腺癌重要的化学预防药物。随着2003年应用非那雄胺(Ⅱ型5α还原酶抑制剂)预防前列腺癌(Prostate Cancer Prevention Trial,PCPT)和2008年度他雄胺(Dutasteride)预防前列腺癌试验(Reduction by Dutasteride of Prostate Cancer Events,REDUCE)的开展 [28-29],前列腺癌化学预防受到了广泛关注。1993年,前列腺癌预防试验(PCPT)开始实施,这项试验由美国国立癌症研究所主持,历经7年,耗资达7300万美元,是第一项预防前列腺癌的大样本、随机双盲的药物试验。该试验共包括18 882名男性,受试者被随机分配为两组,一组规律服用非那雄胺,一组服用安慰剂,试验结果发现,非那雄胺组比对照组前列腺癌发病率减少6%,然而非那雄胺组高度恶性前列腺癌患者的比例为6. 4%,高于对照组的5. 1%,同时非那雄胺组的性功能障碍的发生比较普遍。该研究最终的结论是:非那雄胺可以预防或者延迟前列腺癌的发生,但是需考虑性功能影响以及高度恶性肿瘤发生率增高的风险。尽管该试验推动了前列腺癌化学预防研究的进展,但试验结果存在许多争议。2008年,美国国立癌症研究中心组织了为期4年、多中心、随机双盲、安慰剂控制和平行对照的REDUCE试验,该试验的入组标准是50~60岁男性、PSA水平在2. 5~10. 0ng/ml,或者60~75岁男性、PSA水平在3. 0~10. 0ng/ml,研究对象被随机分为度他雄胺组和安慰剂组,试验第二年和第四年或达到临床指征(PSA升高或直肠指检有异常)时进行超声引导下直肠前列腺穿刺活检。最终,共有6729名志愿者完成了试验,研究结果发现,度他雄胺组与对照组相比发病率绝对值降低了5. 1%,相对风险降低了22. 8%,但与PCPT结果类似的是,度他雄胺组有7. 1%的高度恶性肿瘤,而安慰剂组仅为5. 6%;此外,度他雄胺组的急性尿潴留、良性前列腺增生症相关手术、泌尿系感染等不良事件的发生率均有显著下降。
据估计,约18%的肿瘤是由慢性感染导致的,这些病原体包括DNA病毒、RNA病毒、细菌和寄生虫等,通过疫苗预防这些感染将是肿瘤干预的重要措施。针对HBV和HPV两种DNA病毒开发的疫苗在预防慢性感染和癌前病变中取得了较好的效果,针对幽门螺旋杆菌的药物治疗对胃癌的预防也取得了良好的效果。HBV疫苗已经被证明是一种有效预防慢性肝炎和肝细胞癌的安全措施,目前已经在158个国家用于肝癌干预,覆盖80%的人群。HIV尽管不是一种致癌病毒,但其可通过免疫抑制增加多种肿瘤的风险,包括卡波斯肉瘤、淋巴瘤以及宫颈癌等。尽管针对HIV疫苗已经开展了大量的研究,然而迄今为止尚未开发出有效的疫苗用于HIV预防。
据估计,美国每年因人类乳头瘤病毒(HPV)发生肿瘤的患者有3. 9万人,9500人因HPV感染相关的肿瘤死亡。高危型HPV的持续感染是宫颈癌的必要条件并可以导致部分头颈部肿瘤。美国FDA已经批准了两个用于预防宫颈癌的HPV疫苗,Cervarix和Gardasil [30,31]。然而,美国CDC的监测数据显示,HPV疫苗覆盖的地区仅有33%的适龄女性(13~17岁)完成了3联疫苗的注射,尽管如此,这些地区14~19岁女性宫颈HPV的感染率已经大幅下降 [21]。因此,HPV疫苗的推广将是未来宫颈癌重要干预工作之一。