神经系统是器官发育、组织稳态、再生以及免疫功能的核心调节者,协调着各器官系统的生理过程。神经系统由多种神经元和胶质细胞群体构成,它与微血管系统并行地遍布全身,几乎延伸至所有组织微环境中(角化结构除外)。这一复杂的全身神经网络起源于中枢神经系统,大脑通过神经内分泌信号或特定区域的周围神经,维持着器官的动态平衡。

  新兴的肿瘤神经科学领域致力于研究肿瘤细胞如何与神经系统的基本组成部分相互作用,以及这些相互作用如何影响肿瘤的发生、进展、肿瘤免疫微环境和转移。尽管周围神经相关因素(如神经周围浸润和肿瘤神经支配)的调控已得到广泛研究,但在自上而下的脑-外周神经环路中,究竟是哪些特定的神经元群体调节外周实体瘤,目前仍了解较少。

  本综述综合现有文献,探讨大脑与多种外周实体瘤之间的神经环路,重点关注那些通过周围神经系统和神经内分泌系统与乳腺癌、头颈癌、胰腺癌、结直肠癌及肺癌等外周实体瘤相连接的大脑区域。此外,作者还讨论了中枢神经系统对免疫相关组织及代谢相关组织的调控,及其对肿瘤进展的影响。这些研究揭示了中枢神经系统与机体之间存在的反馈环路,而在肿瘤状态下这些环路被劫持,进而导致精神疾病和肿瘤进展。最后,作者探讨了靶向脑-外周神经环路的潜在干预策略。

大脑与肿瘤之间的联系

  肿瘤仍然是全球最严峻的健康挑战之一,也是许多国家居民死亡的首要原因。根据2022年全球肿瘤统计数据,与肿瘤相关的死亡人数已接近一千万。肿瘤发病率和死亡率的上升与人口老龄化、生活方式改变、环境污染以及遗传易感性等因素密切相关。人们越来越认识到,肿瘤患者的中枢神经系统功能会发生改变,具体表现为情绪障碍、认知功能受损以及疼痛。

  不仅如此,肿瘤还可能引起中枢神经系统的器质性变化。在化疗开始之前,肿瘤本身就可能诱导大脑结构发生改变。针对非小细胞肺癌患者的研究发现,弥散张量成像和基于体素的形态学分析显示这些患者的白质完整性受损,尤其是左侧扣带束和上部放射冠区域,这些变化与言语记忆等认知损害紧密相关。一项使用18F-FDG PET成像的研究则观察到,肺癌患者右侧小脑的代谢显著增强,提示大脑可能通过迷走神经相关区域(例如靠近孤束核的小脑)感知外周肿瘤发出的炎症信号,进而可能调节呼吸和免疫反应等功能以维持机体稳态。此外,针对慢性癌痛患者的18F-FDG PET成像显示,他们的杏仁核、海马和颞极代谢活性增高,尤其是那些疼痛控制不佳的患者。

  近年来,神经科学与肿瘤研究领域的进展揭示出大脑与肿瘤之间存在深刻而动态的相互作用,这种作用在肿瘤的发生、进展和转移中扮演着关键角色。心理应激对肿瘤发展的影响就是这种神经-肿瘤相互作用的一个典型例子。应激引起的中枢神经系统改变会通过复杂的神经通路影响外周肿瘤细胞。神经内分泌系统(如下丘脑-垂体-肾上腺轴和交感神经系统)被激活后,会分泌糖皮质激素和儿茶酚胺等应激激素,这些激素可直接调控肿瘤的行为。研究表明,与应激相关的这些神经内分泌因子通过改变肿瘤微环境和免疫反应,能够调节肿瘤的生长、治疗耐药性以及转移。另外,由视交叉上核调控的生物节律一旦失调,也被视为一个独立的肿瘤危险因素。

  反过来,肿瘤并非被动地接受大脑的调节作用,它们也能通过神经活性分子、炎性细胞因子甚至神经信号来影响大脑,从而改变大脑活动。肿瘤常常会建立自身的局部神经网络,借助神经纤维促进自身生长和扩散。肿瘤与神经系统之间的相互作用可导致大脑功能出现改变,常表现为肿瘤患者在应激状态下出现的异常行为、认知过程和情绪反应。这种双向通信说明大脑与肿瘤彼此影响,共同塑造恶性肿瘤的发生与发展进程。

  尽管如此,目前人们对支配这一关系、同时调节肿瘤与大脑功能的通路以及细胞和分子过程仍然知之甚少。许多关键问题尚待解答,例如:大脑能否直接影响肿瘤进展?大脑如何与周围组织(包括肿瘤、免疫系统和代谢组织)进行通信?哪些脑区或核团会受到肿瘤的干扰?中枢神经系统又是如何探测到肿瘤的存在或其发展过程,从而引发行为变化的?这些都是未来研究中亟待探索的重要方向。

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