癌症研究泰斗、美国科学院院士RobertA.Weinberg在其著名综述文章中总结了癌症的十大特征，其中之一便是其持续的血管生成[1]。不同的是，肿瘤来源的血管组织在分布和功能上都表现异常，它们在肿瘤细胞周围形成密布紊乱的网，使得血氧输送效率低，导致了肿瘤的缺氧状态。肿瘤处于这样的缺氧微环境中像是获得了一种隐形装置，更容易躲避化疗药物和辐射放疗的毒性作用。研究表明，缺氧是引起肿瘤耐药及扩散转移的重要因素[2]。研究人员们一直在尝试用各种方法修正肿瘤的异常血管系统，以改善肿瘤的耐药机制，然而进展却并不顺利。2015年3月16日发表在最新《美国国家癌症研究所杂志》（Journal of the National Cancer Institute）上的一篇论文为这一难题找到了可行的解决方案。来自杜克大学癌症研究所的科学家们利用乳腺癌模型小鼠，研究了运动对其疾病发展和药物反应的影响。他们发现，有氧运动能显著减缓肿瘤生长速度；肿瘤微环境中血管的数量和功能明显增加和改善，血氧的传输效率大幅提高；相较于那些久坐不动的同伴，保持规律锻炼的小鼠体内的肿瘤明显对化疗药物有更好的反应[3]。
研究人员将两种不同的小鼠乳腺癌细胞系植入小鼠体内以使其致癌，然后随机将其分配为运动组（在滚轮上自发奔跑）和静止组。持续18天后，实验结果显示运动组小鼠的肿瘤生长速度比静止组要明显缓慢，且具有较高的细胞凋亡率 (1.4倍) (图1)。与对照组相比，运动组小鼠微血管的密度高出约60％，肿瘤的血管组织分布和功能也相对正常，血氧运输得到明显改善，肿瘤的缺氧微环境也得到缓解（图2）。
由此可见持续锻炼确实会影响到肿瘤的生理特征，那么运动是否会增强化疗药物环磷酰胺（cyclophosphamide）的疗效呢？对此，小鼠被随机分配为四个实验组：静止组、只运动组、只接受环磷酰胺治疗组以及运动和环磷酰胺治疗结合组。研究者发现，在四个组中，运动和环磷酰胺治疗结合组的小鼠的肿瘤生长速度最慢（图3）。与静止组相比，尽管只运动组和只接受环磷酰胺治疗组的肿瘤发生也有延迟，但这两组之间相比肿瘤的生长速度没有差别。研究结果显示在这个实验设定下，保持锻炼对肿瘤生长的抑制作用似乎与化疗药物有类似的效果（图3）。
该研究小组之前已利用大鼠模型，证明了运动可以改善前列腺癌的缺氧微环境，促进肿瘤灌注以增强其药敏性[4]。这项最新的研究不仅再次证实了“运动是潜在的抗癌明星”这一观点，更首次提出了将运动作为实体瘤患者辅助或组合治疗的新策略。“这些发现确实令我们非常惊喜。”该论文的共同通信作者、杜克大学癌症研究所放射肿瘤学系副主任Dewhirst教授说，“在过去30年中我一直试图寻找最合适的途径去打破肿瘤的缺氧状态，试验了很多不同的方法包括药物、高热和改变代谢调节，但没有发现任何一种有效的办法，有时甚至会让情况变得更糟。因此，这项通过研究运动对肿瘤的影响所得到的初期结果是相当令人鼓舞的。”他还表示，为了更准确地模拟人类乳腺癌的特征，研究人员应设计更多实验去研究运动对于生长较慢的肿瘤细胞的影响，并结合抗肿瘤血管生成药物应用于更多动物模型以进一步验证。并且，他很确信运动将会成为未来癌症临床治疗的重要组成部分。
此文的另一位共同通信作者、纪念斯隆-凯特琳癌症中心心脏肿瘤学系主任Lee Jones博士说：“越来越多的研究表明，保持锻炼是我们生活中一味安全且易承受的良药，不仅利于保持健康，提高生活质量，甚至还可以减轻某些疾病症状，比如许多癌症包括乳腺癌患者的病理性疲乏等症状。在应用小鼠模型所获得前期成果的基础上，我们正在设计新的实验去检测运动能否会抑制人体内肿瘤的生长和复发风险，这些研究会带来怎样的发现是非常令人兴奋和期待的。”
校阅：刘庭瑜
参考文献：
1. Hanahan, D. and R.A. Weinberg, Hallmarks of cancer: the next generation. Cell, 2011. 144(5): p. 646-74.
2. Carmeliet, P. and R.K. Jain, Principles and mechanisms of vessel normalization for cancer and other angiogenic diseases. Nat Rev Drug Discov, 2011. 10(6): p. 417-427.
3. Betof, A.S., et al., Modulation of murine breast tumor vascularity, hypoxia and chemotherapeutic response by exercise. J Natl Cancer Inst, 2015. 107(5).
4. McCullough, D.J., et al., Modulation of blood flow, hypoxia, and vascular function in orthotopic prostate tumors during exercise.J Natl Cancer Inst, 2014. 106(4): p. dju036.
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