糖尿病和肝癌斯坦福大学医学研究提出新的筛查指南

发布时间：2024-02-02 16:55:37 栏目：精选百科

导读 几个世纪以来，医生一直用双手作为重要的诊断工具——探索关节和触诊腹部来评估患者的健康状况。通常，癌症会在正常有弹性的组织或器官中表

几个世纪以来，医生一直用双手作为重要的诊断工具——探索关节和触诊腹部来评估患者的健康状况。通常，癌症会在正常有弹性的组织或器官中表现为肿块或异常僵硬。



最近，生物物理学研究和临床试验已经记录了僵硬与癌症之间的关系，特别是肝癌和乳腺癌。例如，僵硬是肝硬化的主要标志，肝硬化可以进展为肝癌。

现在，斯坦福大学的研究人员表明，另一种被称为粘弹性的生物物理特征——想象一下拉伸一团橡皮泥或一团面包面团如何首先遇到阻力，然后遇到释放——与肝癌的相关性更加紧密比僵硬更重要，尤其是对于 2 型糖尿病患者。

这种区别很重要，因为 2 型糖尿病患者患肝癌的可能性是非糖尿病患者的两到三倍，而肝癌通常发生在没有肝硬化的情况下。肝癌发病率上升的部分原因是全球糖尿病患病率不断上升，特别是在健康食品选择和定期锻炼机会稀缺的边缘化社区。

胃肠病学和肝病学教授娜塔莉·托罗克(Natalie Torok)医学博士说：“这是基质硬度作为肝癌主要预测因素的教条第一次受到挑战 。 ” “目前的指南建议仅对肝硬化患者进行常规肝癌筛查。因此，许多 2 型糖尿病患者根本没有接受筛查。这些新发现不仅对肝癌有重大影响，而且对糖尿病作为危险因素的其他癌症也有重大影响，包括乳腺癌。”

Torok 是该研究的资深作者 ，该研究于 1 月 31 日在线发表在 《自然》杂志上。博士后学者 范伟国博士为第一作者。

Torok 和她的同事与机械工程副教授Ovijit Chaudhuri博士实验室的研究人员合作 ，研究粘弹性在肝癌患者样本、动物模型和实验室中果冻样组织中生长的细胞中的作用支架称为水凝胶。

Chaudhuri 说：“这项研究是第一个关于粘弹性在癌症中的作用的研究，其数据涵盖人类和小鼠模型、体外 3D 培养研究和计算模拟。” “它明确确立了粘弹性在肝癌进展中的作用。”

该研究得到了斯坦福大学医学院 转化研究 SPARK 计划 及其 创新药物加速器的支持，这些补充计划旨在简化有前途的学术实验室发现到造福患者的临床应用的道路。

刚度测试

肝脏硬度是通过称为瞬态弹性成像或 MR 弹性成像的成像技术(涉及放置在腹部的振动垫)进行非侵入性测量的。振动从成像探头传输到器官;穿过坚硬介质的振动波与穿过更具延展性的介质的振动波不同。肝脏硬度超过一定阈值的人被诊断为肝硬化;目前的指南建议他们每六个月通过腹部超声和血液检查进行肝癌筛查。

硬度等测量值来自所谓的细胞外基质——器官细胞之间和周围的空间，充满了蛋白质、糖和矿物质。

“我们的器官不仅仅是细胞团，”乔杜里说。 “这些细胞存在于一种称为细胞外基质的支架中，为它们提供物理支撑，但也会影响它们的成熟、特化和功能。”

就像小学老师一样，矩阵提供了一个物理框架来支持和组织细胞，温和地引导它们和谐地创建功能组织。当基质被破坏时，任何坏苹果癌细胞或癌前细胞更容易迷失方向，扩散到不该扩散的地方;无法控制地分裂;或者变形为其他更危险的版本。

糖尿病患者的晚期糖基化终末产物(AGE)水平升高。当血糖控制不佳并且被称为葡萄糖的糖分子水平升高开始凝结到附近的蛋白质(包括胶原蛋白)(细胞外基质的关键结构成分)时，就会出现 AGE。 (AGEs 也存在于富含蛋白质或脂肪的食物中，或者在高温下制备的食物中，例如油炸或烧烤。)

研究人员发现，与非 2 型糖尿病患者的肝脏样本相比，2 型糖尿病患者的肝脏样本具有更高的 AGE 水平，并且粘弹性更大，但不会更僵硬。对实验室小鼠的仔细观察表明，与食用标准饲料的动物相比，食用高 AGE 饮食的动物肝脏细胞外基质中的胶原纤维更短且相互连接更少。

接下来，研究人员研究了细胞在实验室中在三维凝胶中生长以模拟肝脏基质结构时的行为。对体外细胞的修补使他们能够评估各种变化对其生长和行为的影响。

“在我们的工程水凝胶中，我们可以一次调整一种生物物理特性，例如粘弹性或刚度，以了解每种特性如何影响细胞，”Chaudhuri 说。 “我们发现，仅粘弹性的变化就足以驱动细胞中更具侵入性的行为。”

研究人员特别指出，更具粘弹性的基质会促进肝细胞形状的变化，并允许在细胞膜上形成侵入性突起，帮助它们逃离旨在将细胞保持在正确位置的自然屏障。

模式转变

最后，Torok 和她的同事更进一步，剖析了一系列在粘弹性条件下促进肝癌进展的细胞信号，其中包括一种名为 YAP 的癌症相关蛋白。

“这是第一次证明胶原蛋白结构的变化可以促进粘弹性和肝癌进展，而与硬度无关，”托罗克说。 “这是范式的彻底改变，可以解释 2 型糖尿病患者患肝癌的风险更大，并可能有助于选择应该定期接受肝癌筛查的人。”

幸运的是，与刚度一样，粘弹性可以通过改变振动频率和测量中的一些参数，使用磁共振弹性成像进行非侵入性评估。 Torok 计划启动一项临床试验，进一步研究粘弹性、2 型糖尿病和肝癌进展。

“当今医学界的一个主要问题是为什么糖尿病和脂肪肝患者如此容易患肝癌，以及我们如何解决这个问题，”托罗克说。 “我们的研究表明，更多的人，特别是糖尿病患者，应该接受癌症筛查。如果我们这样做，也许我们可以更早采取行动并拯救生命。”

普渡大学的研究人员;北京清华大学;匹兹堡大学;加州大学戴维斯分校;阿尔伯特·爱因斯坦医学院;横滨庆应义塾大学;宾夕法尼亚大学对这项工作做出了贡献。