几个世纪以来，医生们一直把他们的手作为必不可少的诊断工具——检查关节和触诊腹部来评估病人的健康状况。癌症通常表现为在正常有弹性的组织或器官中出现肿块或异常僵硬。

最近，僵硬和癌症之间的关系已经通过生物物理研究和临床试验被记录下来，特别是在肝癌和乳腺癌中。例如，僵硬是肝硬化的主要标志，它可以发展为肝癌。

现在，斯坦福大学的研究人员已经证明了另一种被称为粘弹性的生物物理特性——想想橡皮泥球或一团面包面团是如何拉伸的，首先是阻力，然后是释放——与肝癌的关系甚至比僵硬更密切，尤其是在2型糖尿病患者中。

这种区别很重要，因为患有2型糖尿病的人患肝癌的可能性是没有糖尿病的人的两到三倍，而肝癌通常发生在没有肝硬化的情况下。肝癌发病率上升的部分原因是糖尿病的患病率在全球范围内不断上升，特别是在缺乏健康食品选择和定期锻炼机会的边缘化社区。

胃肠病学和肝病学教授Natalie Torok医学博士说:“这是第一次将基质硬度作为肝癌的主要预测指标的教条受到挑战。”“目前的指南建议仅对肝硬化患者进行常规肝癌筛查。因此，许多2型糖尿病患者根本没有接受筛查。这些新发现不仅对肝癌有重大意义，而且对糖尿病是危险因素的其他癌症也有重大意义，包括乳腺癌。”

Torok是这项研究的资深作者，该研究于1月31日在线发表在《自然》杂志上。博士后范卫国博士，第一作者。

Torok和她的同事们与机械工程副教授Ovijit Chaudhuri博士实验室的研究人员合作，在患者样本、动物模型和实验室中生长在jell - o状组织支架(称为水凝胶)中的细胞中，研究了粘弹性在肝癌中的作用。

Chaudhuri说:“这项研究是第一个关于粘弹性在癌症中的作用的研究，其数据涵盖了从人类和小鼠模型到体外3D培养研究和计算模拟。”“它明确地确立了粘弹性在肝癌进展中的作用。”

肝脏硬度是通过一种称为瞬态弹性成像或MR弹性成像的无创成像技术测量的，该成像技术涉及放置在腹部的振动垫。振动从成像探头传送到器官;在刚性介质中传播的振动波不同于在延展性较强的介质中传播的振动波。肝脏僵硬超过一定阈值的人被诊断为肝硬化;目前的指导方针建议他们每六个月进行一次腹部超声检查和血液检查，以检查是否患有肝癌。

诸如硬度之类的测量来自于所谓的细胞外基质——器官细胞之间和周围的空间，里面塞满了蛋白质、糖和矿物质。

乔杜里说:“我们的器官不仅仅是细胞团。“这些细胞存在于一种叫做细胞外基质的支架中，这种支架为它们提供了物理支持，但也影响了它们的成熟、特化和功能。”

就像小学老师一样，基质提供了一个物理框架来支持和组织细胞，温柔地引导它们和谐地创造一个功能组织。当基质被破坏时，任何坏苹果癌或癌前细胞更容易迷失方向，扩散到它们不应该扩散的地方;分裂失控;或者变成另一个更危险的自己。

糖尿病患者的晚期糖基化终产物(age)水平升高。当血糖控制不佳时，被称为葡萄糖的糖分子水平升高，开始覆盖到附近的蛋白质上，包括胶原蛋白——细胞外基质的关键结构成分，AGEs就会出现。(AGEs也存在于富含蛋白质或脂肪的食物中，或在高温下制备的食物中，如油炸或烧烤。)

研究人员发现，与非2型糖尿病患者的肝脏样本相比，2型糖尿病患者的肝脏样本的AGEs水平更高，而且更粘弹性，但并不更硬。对实验室小鼠的仔细观察表明，与喂食标准食物的小鼠相比，喂食高AGEs食物的小鼠肝脏细胞外基质中的胶原纤维更短，相互连接的胶原纤维也更少。

接下来，研究人员研究了细胞在模拟肝脏基质结构的三维凝胶中生长时的行为。在体外对细胞进行修补，使他们能够评估细胞生长和行为的各种变化所产生的影响。

Chaudhuri说:“在我们的工程水凝胶中，我们可以一次调整一种生物物理特性，如粘弹性或刚度，以了解每种特性如何影响细胞。”“我们看到，仅粘弹性的变化就足以驱动细胞中更具侵入性的行为。”

特别是，研究人员指出，更粘弹性的基质促进肝细胞形状的变化，并允许在其膜上形成侵入性突起，帮助它们逃脱旨在将细胞保持在正确位置的自然屏障。

最后，Torok和她的同事们更进一步，解剖了一系列在粘弹性条件下促进肝癌进展的细胞信号，其中包括一种称为YAP的癌症相关蛋白。

Torok说:“这是第一次证明胶原结构的变化可以促进粘弹性和肝癌的发展，而不依赖于硬度。”“这是一种范式的彻底改变，可以解释2型糖尿病患者患肝癌的风险更高，并可能有助于选择应该接受定期肝癌筛查的人。”

幸运的是，与刚度一样，粘弹性也可以通过改变振动频率和测量中的一些参数，通过MR弹性成像进行无创评估。Torok计划启动一项临床试验，进一步研究粘弹性、2型糖尿病和肝癌进展。

Torok说:“当今医学上的一个主要问题是为什么糖尿病和脂肪肝患者如此容易患肝癌，以及我们如何解决这个问题。”“我们的研究表明，更多的人，尤其是糖尿病患者，应该接受癌症筛查。如果我们这样做，也许我们可以更早采取行动，挽救生命。”

来自普渡大学的研究人员;北京清华大学;匹兹堡大学;加州大学戴维斯分校;爱因斯坦医学院;横滨庆应义塾大学;宾夕法尼亚大学也参与了这项工作。

更多信息:范卫国等，基质粘弹性促进肝硬化前肝脏的肝癌进展，Nature(2024)。DOI: 10.1038/s41586-023-06991-9期刊信息:Nature由斯坦福大学医学中心提供引文:对于糖尿病和肝癌，研究建议新的筛查指南(2024年，2月1日)检索自2024年2月2日https://medicalxpress.com/news/2024-02-diabetes-liver-cancer-screening-guidelines.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。