癌症是威胁人类健康的一大杀手,但我们可以改变或控制一些已知的癌症风险因素,例如吸烟、不健康的饮食或缺乏体育活动。越来越多的科学证据提示,这些不健康的生活方式会打破人体的代谢和免疫平衡,从而驱动癌症发生。相反,运动给全身带来好处,有助于重新建立起体内平衡,不仅是预防癌症的重要因素,还可以在临床治疗中发挥潜力。

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 近期,《自然》旗下Nature Metabolism上发表的一篇综述中,科学家们概述了运动如何通过调节免疫和代谢,影响癌症的发生发展,并讨论了临床上如何借助运动来防癌抑癌的未来方向。在这篇文章中,学术经纬将和读者朋友们分享其中的主要内容。

 预防恶性发展,保护多个器官组织

 除了增强心肺功能和练到“肌肉”外,新近一些研究发现,通过代谢或免疫调节途径,运动会对其他一些重要的器官产生组织特异性的影响,增强保护,抵抗肿瘤发生。

 以肝脏为例。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)由慢性代谢失调造成,会增加肝癌的风险,它的特点是甘油三酯在肝细胞内蓄积,伴随肝脏炎症。在饮食诱导NAFLD的小鼠模型中,相比对照组,4周运动(在跑轮中奔跑)可以抑制肝脏脂肪变性的发展。相关研究显示,与此同时,运动可以增加激酶AMPK在肝脏中的活性,从而减少合成代谢过程(如脂质合成)并增加分解代谢过程(如脂质氧化)。伴随着这些代谢变化,从炎症相关基因的表达来看,肝脏炎症得以减轻。

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 溃疡性结肠炎是结直肠癌的一个主要风险因素,而动物实验发现,运动疗法可以缓解这种慢性炎症状态。研究人员让药物诱导慢性结肠炎的大鼠连续7周、每周5天、每天游泳,相比对照组,发现可以抑制结肠缩短、结肠壁受损和脾肿大,而且每天游泳时间更长,效果也更好。

运动可以保护多种器官抵抗组织特异性癌变

 骨髓的造血功能也会受到运动调节。骨髓造血功能在癌症中升高,并转为生成更多的髓系细胞。多种癌症中,血液中髓系细胞升高与不良结局有关。而在几种小鼠模型中开展的研究显示,跑轮6周可促进造血干细胞和祖细胞保持静息,减少髓系细胞生成。

 调节肿瘤微环境,抑制肿瘤生长

 全身代谢和免疫功能相关的多种细胞和分子(例如特定类型的免疫细胞,血液中的葡萄糖等)会由于运动而改变。类似的变化也发生在癌症患者体内,并且会改变肿瘤微环境(TME)。多项临床前癌症模型的研究显示,重塑肿瘤微环境中的代谢和免疫网络,可能是运动抑制或延缓肿瘤生长的重要机制。

运动改变了肿瘤微环境的免疫组成(蓝框),降低了先天免疫细胞群的比例,增加了T细胞和天然杀伤细胞的比例,同时改变了肿瘤微环境的代谢(绿框),减少缺氧等

 科学家们通过多项实验发现,在给小鼠移植淋巴瘤、黑色素瘤或乳腺癌等不同类型的肿瘤细胞前后,让动物通过跑步或游动等方式增加运动,有助于抑制肿瘤的生长,甚至活得更久。还有实验显示,运动可以增强局部放疗加抗PD-1疗法的治疗效果,进一步抑制肿瘤生长,并减少肿瘤中具有免疫抑制功能的细胞聚集。

 这些研究的分析提示,运动或许同时调节了全身和肿瘤内的免疫反应,增强免疫细胞的抗肿瘤活性。

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 另一方面,运动还显示出对肿瘤代谢的影响,改变肿瘤微环境特有的多种代谢物(例如乳酸盐)、信号通路和转录因子信号,以及能量代谢途径。在有些癌症模型中,给小鼠植入患者来源的肿瘤移植物后,研究人员分析肿瘤代谢物的组成发现,运动小鼠中的肿瘤有数十种代谢物的相对比例发生了显著改变。

 关于运动如何改变肿瘤代谢与免疫之间的相互作用,进而改变肿瘤发生,也引起了科学家们的关注。这篇综述的作者指出,相关研究将会是未来的一个重要方向。

 运动疗法:已有多项临床试验在开展

 除了在临床前研究中显示出运动防癌抑癌,已经有几项临床试验开始研究运动疗法对癌症的作用。

 文章作者提到,至少有两项多中心、3期随机对照试验,分别在研究为期2~3年的运动干预是否能帮助原发性结肠癌和转移性前列腺癌患者改善癌症结局,包括是否能提高无病生存期或总生存期等。还有几项规模较小的临床试验,则关注运动是否能预防原发性癌症的发生率,或是预防癌症复发。

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 研究作者指出,这些初步研究,伴随着近年来多组学分析技术、单细胞测序和空间转录组学等技术的进步,以及使用人工智能的先进计算方法,将会以前所未有的分辨率,为我们理解运动在生理、免疫代谢以及肿瘤发生之间的关系提供令人振奋的洞见。

 在这篇综述的最后,研究作者总结说,不健康的生活方式因素会在机体、组织、细胞和分子等各个水平引起免疫代谢轴失调,成为加速肿瘤形成的原因之一,而运动或许是重塑免疫和代谢网络及其相互作用的一种策略。加深认识运动在防癌抗癌方面的重要作用,也有望实现改善健康、促进长寿的目标。