禁食与癌症:科学研究究竟显示了什么
探讨禁食影响肿瘤细胞、化疗耐受性和免疫系统的生物学机制,以及为什么人体证据仍落后于实验室发现

要点
- •研究表明,禁食可能使正常细胞进入具有保护作用的减缓状态;而由于生长信号发生改变,癌细胞无法获得同样的保护。这种假设中的作用被称为差异性应激抵抗。
- •禁食会降低胰岛素和IGF-1这两种通常促进细胞生长和分裂的激素;人体数据表明,IGF-1降低与癌症死亡率降低相关,但这一关系主要见于65岁以下成年人。
- •在细胞内部,禁食会激活一种称为AMPK的能量感受器,同时抑制一种称为mTOR、能够推动生长的通路;这两个系统在癌症中都经常发生失调。
- •在小鼠研究中,与单独化疗相比,禁食周期结合化疗能够减缓肿瘤生长,并减少化疗相关毒性。
- •早期人体研究主要测试化疗前后进行短期禁食是否可行且能够耐受,而不是它是否能改善生存或治疗反应。
- •在动物模型中,模拟禁食饮食显示出增强免疫细胞抗肿瘤活性以及改善乳腺癌模型激素治疗反应的初步迹象。
- •自噬是由禁食增强的细胞回收过程,其作用复杂且取决于具体情境:它既可能抑制早期肿瘤,也可能帮助已经形成的癌细胞抵御治疗压力并存活。
- •癌症积极治疗期间禁食存在实际风险,包括营养不良和肌肉流失,因此只能在医疗团队和营养师监督下进行。
这个概念在餐桌上很容易解释:在短时间内进行有控制的禁食,身体的化学环境就会发生变化。激素水平下降,细胞内部感知能量的系统转换模式,细胞通常会减少生长,转而进入维持状态。近二十年来,研究人员一直在探索能否利用这种变化对抗癌症——要么直接减缓肿瘤生长,要么改变身体对化疗的耐受程度。相关科学在人和细胞之外的动物研究中进展更快,但二者不能混为一谈。
为什么健康细胞和癌细胞的反应不同
这项研究的核心观点是,禁食不会对所有细胞产生同样的影响。在一项2008年的研究中,Valter Longo带领的研究团队发现,在培养环境和小鼠体内,使细胞处于饥饿状态可以保护正常细胞免受大剂量化疗的影响,同时癌细胞仍然同样脆弱,甚至更加脆弱。提出的解释是,正常细胞天生具备感知资源匮乏的能力,并会转入一种更缓慢、更具保护性的状态,就像企业可能削减成本、等待经济低迷期过去一样。许多癌细胞携带的突变会使其生长机制无论环境如何都持续开启,因此无法完成同样的转换。如果这一现象具有广泛适用性,那么结果就是:在相同压力下,正常组织的耐受性增强程度与肿瘤耐受性增强程度之间存在差距。这种假设中的差距被称为差异性应激抵抗(differential stress resistance),也是该领域几乎所有其他研究的基础。
禁食会改变哪些激素和细胞开关
禁食会降低血液中两种密切相关的信号:胰岛素和一种促进生长的激素——IGF-1。二者通常都会向包括肿瘤组织在内的组织发出生长和分裂的信号。人类观察性数据表明,较低的蛋白质摄入与IGF-1水平显著降低以及癌症死亡率和总体死亡率降低有关,不过这一模式主要见于65岁以下成年人,在老年人中并不明显,这也提醒我们,年龄会改变这种关系。
在细胞内部,另外两个系统也会对同样的能量供应变化作出反应。其中一个是mTOR,这是一条类似“生长油门”的信号通路,能够感知可用营养物质,并在食物充足时推动细胞生长。在癌症中,mTOR经常处于过度活跃状态。另一个是AMPK,一种能量感受器,会在燃料不足时开启,通常会减缓mTOR所推动的相同生长过程。禁食往往会抑制mTOR活性,同时激活AMPK,从两个方面将细胞生长信号同时拉向更受抑制的方向。
动物研究中,禁食与化疗结合会发生什么
在2008年研究发现的基础上,2012年发表在《Science Translational Medicine》上的一项研究,测试了携带多种不同癌症的小鼠反复进行禁食周期并接受化疗的效果。与单独化疗相比,肿瘤生长减缓得更多,动物对治疗相关毒性的耐受性也更好。肿瘤生长减慢与附带损伤减少的结合,正是这一领域研究人员此后一直追求的结果;但这仍然是动物研究发现,并不是已经在人类中证实的结果。
一种可能的免疫学角度
另外一些临床前研究考察了模拟禁食饮食是否会改变免疫系统攻击肿瘤的方式。模拟禁食饮食是一种专门设计的低热量、低蛋白饮食,旨在在仍提供部分营养的同时,触发禁食的一些作用。一项研究发现,这种饮食减少了一种通常会抑制免疫活动的蛋白质,使T细胞——负责识别并摧毁异常细胞的免疫细胞——能够在小鼠模型中更有效地攻击肿瘤。在另一种临床前乳腺癌模型中,将模拟禁食饮食与激素治疗结合,产生了单独采用任一方法都未能达到的肿瘤消退效果。这两项发现都很有启发性,但都来自实验室模型,而不是患者研究。
实际在人类中测试了什么
人体证据要少得多,而且主要回答的是一个更狭窄的问题:化疗前后进行短期禁食是否可行且安全,而不是它是否能够改善治疗结局。一项早期病例系列研究发现,在化疗前后禁食的患者报告的副作用,比他们回忆中此前未禁食化疗周期的副作用更少。随后,一项1期试验更正式地测试了禁食与铂类化疗联合使用的情况,证实对许多患者而言,短期禁食是可行的;但研究也指出了实际限制:部分患者难以完成禁食方案,而试验自身的安全性监测也强调了体重下降和营养负担方面的风险。总体而言,这些研究提示,在密切监督下,部分患者可以耐受化疗期间的禁食,但这些研究并非为了证明禁食能够改善生存或治疗反应而设计,而且这组证据中的任何研究都尚未显示出这一点。
自噬:尚无定论的细胞回收过程
包括禁食在内的营养限制会增强一种称为自噬的过程。在这一过程中,细胞会分解并回收自身老化的组成部分。可以把它想象成细胞在供应短缺时进行内部库存清理。关于自噬的基础研究表明,它在癌症中的作用确实具有两面性。在早期,自噬可以通过清除受损物质来帮助抑制肿瘤形成,避免这些物质引发问题。然而,一旦肿瘤形成,癌细胞有时会利用同样的回收过程来抵御本应杀死它们的压力,包括化疗。因此,自噬不能简单地被归类为有保护作用或有害作用;它的影响在很大程度上取决于时间和具体情境。
酮症:已被研究但仍未解决的一环
长期禁食还会使身体进入酮症,即由脂肪产生的酮体取代葡萄糖,成为主要能量来源的一种代谢状态。研究人员一直在研究,这种燃料供应的改变是否会使癌细胞处于不利地位,因为癌细胞往往高度依赖葡萄糖。迄今为止,主要来自临床前研究和早期转化研究的证据仍处于初步阶段且并不一致,尚未确立酮症在人类患者中具有明确的抗癌益处。
为什么不能在无人指导下尝试
上文所述的明确机制和有希望的动物研究结果,都带有一个重要的前提:大多数最有力的发现来自培养皿中的细胞和小鼠,而不是能够评估生存结局的临床试验。癌症治疗期间禁食本身存在实际风险,包括营养不良、非预期体重下降和肌肉消耗;对于因疾病或治疗已经体重偏低或营养状况脆弱的患者,风险尤其明显。无论临床前结果多么令人信服,都不能自动推断在人类接受化疗时会产生相同的效果或具有相同的安全性。任何考虑与癌症治疗同时采用的禁食方案,都应由主管肿瘤治疗的医疗团队和注册营养师参与,而不应自行制定和执行。
这对患者和研究人员意味着什么
在细胞和信号通路层面,将禁食与癌细胞行为联系起来的生物学机制已经得到了相当充分的研究;多项研究中关于肿瘤生长减慢和化疗耐受性改善的动物数据也较为一致。当前缺少的是下一步证据:通过大规模、对照性人体试验评估禁食是否会改变实际治疗结局,而不仅仅是副作用或可行性。在这类证据出现之前,禁食仍是癌症治疗领域中一个活跃的研究方向,而不是已经证实的疗法,也不能替代标准肿瘤治疗。
常见问题
参考文献
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团队审阅: 本文由以下人员审阅 Canceria Research Team