腫瘤熱化療的基礎研究與臨床

1、腫瘤熱化療的基礎與臨床研究進展劉寶瑞 劉寶瑞，男性，1963年出生， 南京大學教授、博士研究生導師。研究方向：腫瘤靶向治療新技術(shù)。 錢曉萍 綜述（南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院腫瘤科 南京 210008）摘要：系統(tǒng)介紹腫瘤熱化療的原理和化療藥物與熱療的協(xié)同效應，以及惡性腫瘤熱化療臨床應用進展。關(guān)鍵詞：腫瘤；熱療；化療中圖分類號：1概述熱療（hyperthermia）是通過加熱使腫瘤組織的溫度達到4044C，引起腫瘤細胞生長受阻與死亡的一種治療方式。熱療通常與放療、化療聯(lián)合應用，發(fā)揮協(xié)同效應。熱療的臨床應用始于二十世紀八十年代，主要是熱療單獨或與放療聯(lián)合治療惡性腫瘤。最近十余年來，新的抗腫瘤藥物不斷

2、應用于腫瘤治療，顯著提高了內(nèi)科腫瘤治療效果。同時不斷有研究發(fā)現(xiàn)，有些化療藥物與熱療聯(lián)合具有顯著的協(xié)同作用。在我國，從事熱療的人員以放療工作者居多。近年來，隨著大型設備的國產(chǎn)化，一些從事化療的醫(yī)師開始涉足熱療領(lǐng)域，熱化療的聯(lián)合應用成了腫瘤治療的一個新方式。本文對國外熱化療的基礎研究進展與臨床應用情況予以系統(tǒng)介紹。2 熱化療的基本原理2.1熱療對腫瘤細胞的抑制作用1：（1）形態(tài)異常，血管扭曲雜亂，血流阻力大，隨著腫瘤的增大，血管受壓，容易形成血栓和閉塞。（2）腫瘤組織的毛細血管壁由單層內(nèi)皮細胞和缺乏彈性基膜的外膜組成，在高熱、壓力增高的情況下脆弱易破裂。（3）血管內(nèi)皮細胞間隙大，部分由腫瘤細胞襯覆

3、，細胞增生向管腔內(nèi)突起引起阻塞。(4) 腫瘤毛細血管具有很多竇狀隙，在常溫下就處于開放狀態(tài)，溫度升高后血流并沒有明顯增加。（5）腫瘤血管神經(jīng)感受器不健全，血管對溫度感受性差。由于以上特點，熱療時雖然腫瘤和周圍正常組織溫度均有升高，但是正常組織有良好的血液循環(huán)，同時熱可以使正常組織血管擴張、血流加快，且能從分散熱，溫度升高不顯著；而腫瘤組織由于血流緩慢，甚至出現(xiàn)血管閉塞，散熱困難，熱量積聚。有研究證實腫瘤組織的溫度可以高于正常組織5-10C。此外，熱療還可以抑制血管內(nèi)皮細胞的生長，阻止血管生成。DNA多聚酶、連接酶活性，導致DNA、RNA合成障礙，并以p53依賴和非依賴方式引起細胞凋亡。腫瘤細胞

4、生長較快，癌細胞普遍處于慢性缺氧的酸性環(huán)境中。在酸性環(huán)境下熱療對誘發(fā)腫瘤細胞凋亡、擾亂細胞周期也十分有利。2.2熱療與化療的協(xié)同作用熱療與化療藥物可發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤作用。對于特定的化療藥物而言，化療與熱療的協(xié)同的機理有一定的特殊性，但統(tǒng)而言之，可有以下共性機理2：（1）熱療促進藥物進入腫瘤細胞。藥物在腫瘤細胞內(nèi)達到一定有效藥物濃度是發(fā)揮作用的前提。細胞通?？梢酝ㄟ^藥泵將藥物泵出細胞外，保護細胞免受損傷。熱療可以促進藥物通過細胞膜，進入細胞。（2）熱療促進藥物誘發(fā)腫瘤細胞凋亡。很多化療藥物可以通過不同機理最終誘發(fā)細胞調(diào)亡，熱靠可以促進這一進程。（3）熱療易在腫瘤組織中心部位達到較高的溫度，中心部位

5、酸性環(huán)境下熱療更易誘發(fā)腫瘤細胞凋亡。腫瘤周邊部位血供較多，化療藥物容易到達，對周邊部位化療具有優(yōu)勢。因此，熱療與化療聯(lián)合可覆蓋腫瘤病灶的全部。關(guān)于腫瘤熱化療的研究可分為體外實驗、動物實驗和臨床研究三個過程，不同的文獻由于采用的細胞系和實驗條件不同，研究結(jié)果不盡相同。迄今已經(jīng)證實可與熱療發(fā)揮協(xié)同作用的藥物見表1。順鉑是最早發(fā)現(xiàn)與熱療有協(xié)同作用的藥物之一，該藥通過與DNA結(jié)合引起內(nèi)部或DNA之間交連和/或DNA與蛋白質(zhì)之間交連，發(fā)揮細胞毒作用。熱療可以促進DNA與鉑的結(jié)合，并可使藥物到達細胞內(nèi)的濃度增加，還可以抑制順鉑作用后細胞對DNA的修復過程。對于順鉑耐藥的腫瘤細胞，熱療也能夠增加細胞內(nèi)藥物的

6、濃度，有助于克服耐藥。順鉑在4143C發(fā)揮與熱療的協(xié)同效應較為理想?？ㄣK和草酸鉑與熱療聯(lián)合，細胞毒性也有所增加3,4。足葉乙甙（VP-16）和替尼鉑甙（VM-26）是拓撲異構(gòu)酶II抑制劑。研究表明，VP-16與熱療同步進行，協(xié)同作用不明顯；但是在43C1小時結(jié)束后312小時，拓撲異構(gòu)酶II含量與活性明顯增強，此時給予VP-16可發(fā)揮顯著的協(xié)同效果。VP-16可以使細胞周期阻滯于G2+M期，熱療可以明顯促進這一過程。熱療對VM-26的細胞毒性也有增強作用5,6。Table 1. Antercancer drugs that show enhanced cytotoxicity with hype

7、rthermiaClassification Anticancer drugAlkylating agents Lomustine CyclophosphamideAntineoplastic antibiotics Mitomycin C Epirubicin AdriamycinPltinum compound Cisplatin Carboplatin OxaliplatinTaxine PaclitaxelPyrimidine analogue GemcitabineVinca alkaloide VinblastineTopoisomerase I inhibitors Campto

8、thecin Irinotecan(CPT-11)Topoisomerase I I inhibitors Etoposide (VP-16) Teniposide (VM-26)喜樹堿、羥基喜樹堿及其衍生物是拓撲異構(gòu)酶I抑制劑。早在1980年我國學者就研究發(fā)現(xiàn)喜樹堿與熱療聯(lián)合應用對人食管癌細胞生長有協(xié)同作用。腫瘤細胞單獨接受熱療或喜樹堿治療，細胞生長在一段時間內(nèi)受阻，但是經(jīng)過大約15天生長又開始活躍起來。兩者聯(lián)合則細胞喪失恢復增殖能力。羥基喜樹堿衍生物（CPT-11）是近年開發(fā)的抗腫瘤新藥，對大腸癌和肺癌等腫瘤治療有效。對該藥與熱療的研究也有文獻報道，發(fā)現(xiàn)在低濃度（5ug/ml）下熱療可發(fā)揮

9、增效作用，高濃度（50ug/ml）則相反7。臨床上有采用低劑量CPT-11聯(lián)合熱療取得理想效果的報道8。健擇是新一代抗代謝藥，在體內(nèi)經(jīng)過核苷激酶的作用轉(zhuǎn)化為活性二磷酸及三磷酸核苷而發(fā)揮作用。主要作用于DNA合成期，在一定條件下，可阻止細胞有G1期向S期進展。目前，該藥已廣泛用于乳腺癌、肺癌、胰腺癌等腫瘤的腫瘤的治療。近年來，體外實驗發(fā)現(xiàn)，健擇與熱療同時進行，熱療能夠干擾健擇的活性轉(zhuǎn)化，抑制健擇的細胞毒性；但是，健擇與腫瘤細胞接觸4小時后，間隔20小時再給予熱療43C 1小時，藥物的細胞毒性可明顯增加。動物實驗也證實，當健擇應用48小時后給予熱療，能夠延遲腫瘤生長9。 紫杉醇通過干擾有絲分裂抑制

10、細胞生長，是肺癌、乳腺癌、卵巢癌和胃癌等腫瘤常用藥物。近年發(fā)現(xiàn)低劑量紫杉醇還有明顯的抗血管生成作用。有關(guān)該藥與熱療聯(lián)合應用的體外研究，不同文獻因采用腫瘤細胞不同，結(jié)果差別較大。研究發(fā)現(xiàn)，熱療對紫杉醇抑制肺癌細胞生長可增效5100倍，對小鼠乳腺癌FM3A的抑制也有明顯的協(xié)同作用，但是對乳腺癌MCF-7細胞及SW1573、L-929等細胞無協(xié)同效果10-12。目前，動物體內(nèi)實驗結(jié)果均支持紫杉醇與熱療有明顯的協(xié)同作用。Cividalli 等13對小鼠乳腺癌模型研究了不同組合紫杉醇、表阿霉素與熱療聯(lián)合對腫瘤的治療效果，證實紫杉醇聯(lián)合熱療與紫杉醇、表阿霉素聯(lián)合熱療對腫瘤抑制效果最佳，兩者之間無顯著差異，

11、但均明顯優(yōu)于紫杉醇單用或紫杉醇聯(lián)合表阿霉素的效果。說明紫杉醇聯(lián)合熱療的潛力最大。長春花堿主要通過抑制微管蛋白的聚合抑制細胞分裂，對RNA合成及細胞膜也有干擾。近年研究表明長春花堿不僅對腫瘤細胞有抑制作用，對新生腫瘤血管也有明顯的抑制效果。動物實驗發(fā)現(xiàn)，長春花堿單獨應用時腫瘤內(nèi)血流量受到影響，但腫瘤生長速度未受影響，與熱療聯(lián)合后導致大量腫瘤血管損傷，腫瘤生長明顯延遲14。Monge等15在小鼠乳腺癌模型上比較了6種常用化療藥物與熱療的相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱療對環(huán)磷酰胺和絲裂霉素單藥細胞毒性的增強效果最明顯，優(yōu)于阿霉素、氟脲嘧啶、甲氨喋呤和長春新堿。在小鼠纖維肉瘤模型的聯(lián)合化療中，熱療對環(huán)磷酰胺聯(lián)合

12、順鉑的增效作用最顯著，對環(huán)磷酰胺、順鉑、絲裂霉素三藥聯(lián)合次之16。3 熱化療的臨床研究3.1 食管癌食管癌患者確診后，手術(shù)切除率不超過50%。日本學者從八十年代就開始研究術(shù)前在放療、化療的基礎上，加用腔內(nèi)熱療以求提高療效。早期研究發(fā)現(xiàn)單純放化組和在此基礎上加用腔內(nèi)熱療的熱放化組比較，患者術(shù)后5年生存率分別是14.7%和43.2%，差異顯著。在隨后的隨機對照研究中又證實熱放化組主觀癥狀的改善和客觀緩解率都高于不含熱療組，3年生存率比對照組高一倍以上（50.4% vs 24.2%）2。另有資料顯示，136例食管癌患者術(shù)前采用熱放化治療，術(shù)后病理完全緩解率高達65.4%，5年生存率22.3%，107

13、例術(shù)前接受放化療，術(shù)后病理緩解率50.5%，5年生存率13.7%17。熱療對于已喪失手術(shù)機會的晚期食管癌患者，其癥狀改善和生存期延長也具有優(yōu)勢。3.2 胃癌胃癌易發(fā)生腹腔內(nèi)播散轉(zhuǎn)移。腹腔內(nèi)熱化療是最常用的綜合治療方式之一。腹腔化療可以使化療藥物在腔內(nèi)達到較高濃度，熱療一方面可以增強藥物對腫瘤組織的穿透力，另一方面對化療藥物的細胞毒性有增強效應，而對腹膜沒有損傷作用。熱化療對散在的多發(fā)性小的種植病灶效果較好。一項對141例胃癌的前瞻性隨機對照研究表明，熱化療組腹腔復發(fā)率只有1.4%（1/71），未接受治療的對照組卻高達22.5%（16/70），4年生存率也有明顯差異（76% vs 58%）18。

14、有關(guān)腹腔內(nèi)熱化療的臨床研究很多，國內(nèi)已有文獻綜述專門介紹，本文不予重復。3.3 直腸癌直腸癌由于直腸與鄰近器官連接緊密，淋巴回流復雜，容易發(fā)生局部浸潤與復發(fā)。目前，對于直腸癌患者術(shù)前采用熱療聯(lián)合放化療的臨床研究國外已經(jīng)有多篇報道。發(fā)現(xiàn)術(shù)前采用熱療聯(lián)合放化療組，5年生存率91.3%，對照組64.0%，差異顯著。Ohno19分析了大量直腸癌熱療、化療、放療等文獻，發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：術(shù)前熱放化治療可以顯著提高手術(shù)切除率，減少局部復發(fā)，延長生存期；術(shù)前熱放化治療不增加術(shù)后并發(fā)癥；術(shù)中、術(shù)后加用熱療者局部復發(fā)率明顯降低；復發(fā)切除的局部復發(fā)者，加用熱療更容易達到縮小病灶、減輕痛苦的目的。熱療用于直腸癌的治療有

15、巨大潛力。3.4 胰腺癌 胰腺癌發(fā)病時80%患者已喪失手術(shù)時機， 易出現(xiàn)黃疸、疼痛等癥狀，治療十分棘手。Kouloulias20探索了熱療在胰腺癌治療中的作用。他們對27例IV期胰腺癌患者進行化療-改道手術(shù)-放化療模式治療，對另外10例患者在術(shù)中對病灶區(qū)域進行熱療（4345C），結(jié)果，加用熱療者平均生存期顯著延長，生活質(zhì)量評分、疼痛評分顯著改善，腫瘤標志CEA和CA199明顯降低。本文作者采用熱化療模式治療胰腺癌患者，疼痛及腫瘤標志物均可獲得改善。3.5 軟組織肉瘤軟組織肉瘤對放療和化療均不敏感，手術(shù)是唯一公認的治療方法。最近，Wendtner21報道了采用熱化療模式治療內(nèi)臟和后腹膜軟組織肉瘤

16、的結(jié)果。作者以58例高?；颊邽檠芯繉ο?，首先給予4個周期的熱化療，藥物選擇足葉乙甙、異環(huán)磷酰胺和阿霉素，再進行手術(shù)切除，術(shù)后給予輔助放化療。結(jié)果經(jīng)影像學證實病灶縮小者占33%，術(shù)前接受熱化療有效者，5年局部控制率59%、總生存率60%；熱化療無效者5年局部控制率0%、總生存率10%，差異顯著。4 腫瘤靶向熱化療溫敏脂質(zhì)體（theromosensitive liposome）介導的腫瘤靶向熱化療是近年腫瘤熱化療的一個新方向。溫敏脂質(zhì)體是指在高于生理溫度的條件下有效地釋放藥物到靶位的脂質(zhì)體。構(gòu)建脂質(zhì)體的磷脂都有特定的相變溫度（transition temperature, Tm），低于Tm時脂質(zhì)保

17、持穩(wěn)定，達到Tm時磷脂分子由原來排列緊密的全反式構(gòu)象變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)疏松歪扭構(gòu)象，膜流動性和通透性增加，包封的藥物釋放速度增大。通常制備的溫敏脂質(zhì)體可以在41條件下誘發(fā)藥物釋放，但是仍然存在藥物注入體內(nèi)易被單核吞噬系統(tǒng)攝取消除和向病變部位釋放程度差異大等不足。最近，美國Dewhitst課題組22建立了一種新型溫敏脂質(zhì)體。其特點如下：變相溫度設在39-40，該溫度在臨床上更易達到；制備上加入了DSPE-PEG-2000，使脂質(zhì)體可在血循環(huán)中長時間存在而避免單核吞噬細胞的快速攝??；確定了脂質(zhì)體顆粒為100納米時可使脂質(zhì)體在加熱的腫瘤組織局部能夠最有效穿入并獲最大幅度的藥物釋放。首次證實這種大小的脂質(zhì)體2-

18、5。因此，該脂質(zhì)體在腫瘤靶向熱化療領(lǐng)域有較大的潛在應用價值。5 小結(jié) 腫瘤熱化療作為腫瘤綜合治療的一種新模式，已經(jīng)在國內(nèi)很多醫(yī)院逐漸開展起來。通過對腫瘤熱化療基礎研究的不斷深入，結(jié)合國外熱化療臨床應用的成功經(jīng)驗，我們對熱化療的臨床設計與應用將更加規(guī)范與合理，使更多的腫瘤患者從中受益。參考文獻1 van der Zee J. Heating the patient: a promising approach?J Ann Oncol 2002;13(8):1173-842 Takahashi I, Emi Y, Hasuda S, et al. Clincal application of hyp

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