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大型哺乳动物癌症发病率低的原因是什么?

时间:2022-07-27 08:58 来源:海房之家

We need to get the elephant into the room to find out more a<em></em>bout their cells

癌症在整个进化过程中一直存在。虽然癌症通常影响在化石记录中没有痕迹的软组织,但在白垩纪的恐龙化石中,甚至可以追溯到2.4亿年前的三叠纪海龟中,都发现了骨癌。

癌症是一种不受控制的增殖疾病,由一个错乱的细胞引起。对细胞增殖的正常严密控制的丧失可以通过遗传物质的改变而产生。这种改变或突变可能是由环境挑战引起的,也可能是在正常细胞过程中偶然发生的。

细胞每次在分裂前复制其基因组时,都充满了突变的可能性,尽管存在精密的生化机制来检测和修复基因组损伤。这些机制阻断细胞分裂并启动基因组修复活动。如果损伤太严重,细胞将经历程序化的细胞死亡反应,限制高度突变细胞的增殖能力。

皮托悖论

考虑到每一次细胞分裂所代表的挑战,以及体内每一个细胞所面临的环境危害,存在着一个长期存在的问题,它被称为“皮托悖论”(Peto’s Paradox),以第一个提出这个问题的科学家彼得·皮托(Peter Peto)的名字命名。当我们拥有比老鼠多1000倍的细胞,寿命是老鼠的30倍时,人类和老鼠的终身癌症发病率是如何相似的?

人们做了很多工作来探索皮托悖论的应用范围,今年早些时候发表了一项关于癌症和哺乳动物寿命之间关系的调查。这项研究调查了世界范围内191个不同物种的110148只动物园哺乳动物的数据库。11840只哺乳动物的死后细节被用来确定癌症死亡风险。这种风险是归因于癌症的死亡人数除以尸体解剖的动物数量。

不同物种的癌症死亡率差异很大,在191种被调查的物种中,有47种的癌症死亡率为0%,41种的癌症死亡率超过10%,而一种名为科瓦里的小型有袋类食肉动物的癌症死亡率高达惊人的57%。哺乳动物的癌症死亡率随着体重的增加而下降,而随着物种的预期寿命的延长而略有增加。

食肉动物的癌症死亡率最高,而偶蹄类哺乳动物,如猪、羚羊和牛,癌症死亡率最低

一个有趣的发现是,食肉动物(肉目)的癌症死亡率最高,而偶蹄类哺乳动物,如猪、羚羊和牛(偶蹄目)的癌症死亡率最低。与吃鱼、鸟或爬行动物相比,吃哺乳动物的猎物与癌症死亡风险增加有关。虽然这项研究没有研究可能解释这一发现的机制,但作者注意到一个重要的警告,这些结果是通过研究圈养动物获得的,它们的生活方式与野生动物不同。

为了寻找皮托悖论的解释,最近的另一项研究调查了多种哺乳动物物种的突变率,发现物种的寿命和突变率之间存在负相关。寿命较长的动物比寿命较短的物种突变率较低,这将导致更低的基因组致癌变化率。

大象和鲸鱼

实现这一目标的方法因物种而异。例如,大象有20个编码p53肿瘤抑制蛋白的基因副本,而人类(和老鼠)只有一个。我们知道p53控制着细胞对基因组损伤的反应:大象的细胞比人类的细胞对这种损伤更敏感,因此具有可能导致癌症的突变的细胞更容易被消灭。

虽然鲸鱼没有p53基因的多重拷贝,但它们的基因组包含了与肿瘤抑制和程序性细胞死亡相关的其他基因区域的重复。弓头鲸可以活200年以上,表现出鲸特有的DNA修复基因。然而,我们还不知道鲸鱼是否对基因组损伤有更有效的DNA修复或细胞死亡反应。

体型较大的哺乳动物往往寿命更长,尽管这在单个物种中不一定成立。比正常寿命更长的小型哺乳动物表现出了显著的适应能力,从而促进了它们的长寿,在某些情况下,这些适应能力降低了癌症风险。

我们对少数驯化物种以外的癌症的了解非常有限

裸鼹鼠是东非发现的一种穴道啮齿类动物,可以活到37岁,它产生大量的透明质酸,一种多糖,作为细胞间的抗增殖信号,可能是一种适应,使它们无毛的皮肤有弹性,以帮助它们在隧道中生活。相比之下,它们的远亲,盲鼹鼠,使用一种高度敏感的细胞死亡反应来消除过度增殖的细胞。这两个物种还表现出了复杂的代谢适应能力,以适应它们在地下遇到的低氧环境,这可能会影响它们的癌症易感性。

这些不同的进化策略是否与人类健康有关尚不清楚。我们对少数驯化物种以外的癌症的了解非常有限。虽然小动物更容易研究,但在非常大的、寿命很长的哺乳动物中,癌症发病率相对较低,这是一个需要更好地了解的戏剧性现象。我们得把大象弄进房间。