恶性肿瘤时辰化疗的原理和分析进展

【关键词】 恶性肿瘤
　　摘要 :周期性节律是生物界的普遍现象，以此为基础的时辰药理学研究正不断发展，其中时辰化疗是近年来研究的热点方向。本文综述了有关恶性肿瘤时辰化疗的生物学原理和研究进展。
　　
　　关键词 :恶性肿瘤;治疗;周期性节律;时辰化学治疗
　　
　　周期性节律是生物界的普遍现象。从细胞、动物到人，在不同水平以不同方式展现出一定的生物钟节奏。时辰生物学已经成为近年来生命科学研究的热点，《Science》杂志两次将此评为“可能改变人类对自然的认识，产生重大突破，从而带来巨大社会经济效益的研究领域。”而以此为基础的时辰药理学，将有助于预测和验证药物的最佳给药时间和方式，为高效低毒的药物治疗，特别是恶性肿瘤的化疗提供依据。对时辰化疗的研究，近年来已经取得了一些进展。
　　
　　1 生物学基础
　　
　　大多数动物的生活节奏均表现为大约24h的周期性，这种特点在许多微生物如脉孢菌、藻青菌中亦有体现。内生性节律支配着睡眠、活动、激素分泌，甚至细胞的增殖和新陈代谢。目前已经知道，哺乳动物至少有9个特异基因（per1、per2、per3、cry1、cry2、tim、clock、bmal1、ckI）参与调节细胞的昼夜活动，并进一步影响其他相关基因的转录和转录后过程［1］ 。此类时辰基因的突变（例如:果蝇中的per和小鼠中的clock），会导致睡眠-活动节律的严重紊乱，相应时间被延长或缩短，甚至完全抑制。对人类同卵和异卵双生子的研究也同样验证了时辰节律的遗传基础。近年来，随着调节基因在哺乳动物乃至人类的定位和克隆，发现物种间相关基因具有同源性（如人和鼠的per、clock），揭示了时辰节律基因控制的普遍性和相似性。
　　
　　光照与黑暗，作为昼夜节律的主要协同因子，两者的交替可以通过哺乳动物昼夜节律调控中枢―――下丘脑基底部的视交叉上核（SCN），影响褪黑素的分泌，借以调节不同生理功能的节奏［2］ 。光照也是一种正信号，可以通过激活per1、per2启动昼夜节律调节系统，影响细胞的代谢与增殖。
　　
　　细胞活动的峰谷变化调节着抗癌药物的代谢动力学，是抗癌药物耐受性和有效性变化的生物学基础。有证据表明，恶性肿瘤和荷瘤宿主的生物节律或多或少会发生改变（如幅度衰减、时相变化、周期改变）。改变程度与肿瘤类型、生长速度和分化程度相关，并有可能随着疾病的进展逐步恶化［3］ 。有人曾对200例转移性结直肠癌患者进行研究，发现把休息-活动节律变化作为肿瘤缓解和生存率的预后因素来评价，结果呈阳性［4］。一些研究也提示了肿瘤组织和正常组织内几种药物代谢酶活性和节律性的差异:如二氢嘧啶脱氢酶（DPD，可参与5-FU的分解代谢）、胸腺嘧啶核苷激酶（TK，参与合成活性产物FdUMP）、谷胱甘肽（GSH，参与逆转烷化剂、铂类和蒽环类的细胞毒性并协助组织更新）等。另外，也可见到两者DNA合成节律的不一致（其他性质的差异见表1），这些进一步为时辰化疗的应用提供了理论依据。
　　
　　表1 肿瘤组织与正常组织部分性质的节律性（略）
　　
　　2 临床及临床前研究
　　
　　利用时辰原理给药，提高受体的耐受性（即降低药物的毒性），提高肿瘤组织的敏感性和药物抗瘤活性，是时辰药理学研究的目标。但受体耐受性节律、肿瘤本身节律和药物抗瘤活性节律三者之间并非总是同步。事实上，如果药物抗瘤活性降低，则耐受性提高将毫无意义。通过实验，已经对药物的时辰化应用有了一定了解。
　　2.1 临床前研究
　　
　　2.1.1 毒性 时辰化给药影响大约30种抗癌药物（包括细胞生长抑制剂和细胞因子）对鼠类的毒性。不同时辰给予亚致死剂量的药物，鼠类生存率变化达到甚至超过50%，即使改变给药途径和给药次数，结果仍然重复［5］ 。给药时间通常用光照后小时（hours after light onset，HALO）表示。因为鼠类在黑暗期活动，在光照期休息，其“光照-黑暗”亦即“休息-活动”动物模型成为时辰药理学研究的参考模型。鼠类休息期（即光照期）的开始，在人类相当于21:00～24:00。研究显示:鼠类对铂类化合物的最佳毒性耐受性时间是在活动中期，吡柔比星（piraru-bicin，THP）大约是7HALO，米托蒽醌（mitoxantrone，MIT）大约是15HALO，而长春新碱（vincristine，VCR）、长春碱（vinblastine，VLB）、长春瑞宾（vinorel-bine，NVB）分别是在14、18、20HALO。
　　
　　2.1.2 抗癌活性 在毒性最佳耐受期，一些药物也同时具有最佳抗癌活性，如:阿糖胞苷（cytarabine，Ara-C）、5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）、氟尿苷（floxuridine，FUDR）、阿霉素（doxorubicin，ADM）、美法仑（melphalan，MEL）、顺铂（cisplatin，DDP）［6］ 。有人在7～11HALO给予荷PO30胰腺癌鼠多西紫杉醇（docetaxel，DXL），其耐受性和抗癌效力得到了增强［7］ ;同样结果也见于7～11HALO给予伊立替康（irinotecan，CPT-11）治疗荷Glasgow骨肉瘤鼠，19～23HALO给予NVB治疗荷P388白血病鼠［8］ 。大多数药物具有以上特点，提示可能存在某些共同机制，如特定血浆药代动力学〔低血浆达峰浓度（C max ），同时高曲线下面积（AUC）〕、肿瘤或肿瘤周围组织的细胞增殖节律以及相关代谢酶活性的变化等。
　　
　　2.2 临床研究 人体（包括健康人和肿瘤患者）进入S期的骨髓、小肠、皮肤及口腔黏膜细胞的比例随24h周期有超过50%的变化，通常低谷发生于午夜到凌晨，而高峰则在日间［9-10］ 。同样，二氢嘧啶脱氢酶（dihydropymidine dehydrogenase，DPD，一种5-FU代谢的限速酶）在人和鼠类中也呈现昼夜节律，从午夜到早10点其活性较其他时间提高40%以上。人和鼠类等动物众多的相似性，为临床使用高效低毒的给药方案提供了平台。对人而言，由于DPD活性节律的关系，5-FU的最高血药浓度出现在每日凌晨4:00左右，而此时机体的耐受性相对较高，在这一时段给药将会起到事半功倍的效果。一种多通道编程输液泵在临床已经开始使用，在芯片控制下以正弦曲线形式进行时辰给药，可以严格控制药物的达峰时间，比如5-FU可以从22:00开始应用，至翌日10:00结束。同样的药物还有亚叶酸钙（leucovor-in，LV），可与5-FU同一时段输注;而DDP和奥沙利铂（oxaliplatin，L-OHP）在16:00疗效最高（这与GSH的分泌变化有关），故可从每天10:00开始应用，至22:00结束。皮质激素、干扰素、生长因子和生物反应调节剂，如促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）、白细胞介素2（IL-2）、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）等，也适用于时辰给药。据报道用于不同时段，这些药物的生物活性差异可多达10倍以上。
　　
　　Lévi等［11］ 采用5-FU.LV+L-OHP方案，对来自3个国家9个中心的93例转移性结肠癌患者施以时辰化疗（时辰组），另设93例作常规化疗对照。尽管初始随机化时有缺陷，入时辰组的骨转移和术后复发患者明显比对照组多（骨转移时辰组和对照组分别为10例和2例，术后复发分别为22例和7例，差异有统计学意义），导致了时辰组预后变差的偏倚。但结果仍发现，时辰组有47名患者疗效显著（客观有效率为50.5%），对照组仅27例有效（29.0%）;两者差21.5%（95%CI13.7%～31.2%，P=0.003）。副反应方面，时辰组的严重黏膜毒性反应仅为对照组的18.4%（由对照组的76%降至时辰组的14%，P&<0.01），外周神经炎的发生率也降低近50%（由31%降为16%，P&<0.01）。化疗后中位复发时间时辰组为6.4个月，对照组为4.9个月（P=0.006）。经3年以上随访，2组中位生存期和3年生存率相似，分别为15.90个月、16.99个月和22%、21%（与随机化失败相关）。因时辰组耐受性好，剂量强度可以适当加大。Lévi等［12］ 报道，在一个含50个病例的多中心Ⅱ期研究中，通过将上述方案改成4天给药、每2周1次并增加5-FU的剂量，在客观缓解率和中位生存期上，均有受益，分别提高到66.0%和18.5个月。在另一项含100例未予治疗或缺乏手术指征的转移性结直肠癌多中心研究中，考虑时辰化疗毒性相对低，将5-FU.左旋亚叶酸钙（L-LV）提高至更高剂量直至患者不能耐受，结果肿瘤客观缓解率达到41.0%（95%CI31.5%～ 50.5%），20例患者获得了手术机会，其中12例得到完全切除。中位无进展生存期达到7个月，中位生存期为17个月，2年生存率为28.0%，3年生存率18.6%，总缓解率几乎是早先该合作组低剂量5-FU.LV研究所获缓解率的2倍［13］ ，而其中获得手术机会的患者3年生存率超过20.0%，得到明显改善［14］ 。
　　
　　在转移性肝癌方面，一些研究也证实了时辰化疗的优越性。Giacchetti等［15］ 通过对一组151例转移性肝癌（来源于结肠）患者的回顾分析显示，77例患者在5-FU.LV+L-OHP时辰化疗取得缓解后，可以施行转移性肝癌切除术，而其中58例可以做到完整切除，经手术患者的5年生存率达到了50%。这提示时辰化疗在联合治疗领域也可以进一步拓展。
　　
　　在胰腺癌方面，一项含23例进展期胰腺癌（术后17例，无法切除6例）的Ⅱ期临床研究显示:时辰化给予5-FU（300mg・m -2 ・d -1 、5d/周，总量8.4g・m -2 ）并联合放疗（平均剂量50.4Gy）后，17例术后患者中12例得到局部控制，7例甚至病灶完全消失，中位生存期达到28个月，1年生存率为88%，6例无法切除患者中位生存期也达到了13个月，改善了进展期胰腺癌的预后［16］ 。
　　
　　国内广东地区鼻咽癌发病率居全世界首位，每年大约有5000例新发病例，鼻咽癌初诊时大多为晚期（70%以上），单纯放疗病死率高，可以联合应用诱导化疗。杨兴龙等［17］ 曾将50例局部晚期复发转移的鼻咽癌随机分为时辰组（27例）和常规组（23例），采用同期放化疗措施，结果发现:时辰组完全缓解率（CR）、总有效率（CR+PR）分别为18.5%和66.7%，中位生存期10个月（95%CI3～20个月）;常规组CR、总有效率分别为8.7%和39.1%，中位生存期12个月（95%CI2.8～17.0个月）。2组CR、总有效率有显著差异（P&<0.05），中位生存期无显著差异（P&>0.05）。毒副反应比较:常规组相对于时辰组口腔炎、恶心、呕吐、脱发更多见（P&<0.05），骨髓毒性反应亦有显著性差异（P&<0.05）。
　　
　　还有一些个例报道，虽不具备随机临床试验的证据级别，但也部分反映了时辰化疗可能会带来益处。如Sagawa等［18］ 报道了1例结肠腺癌肝肺转移的患者，非时辰化给予5-FU.L-LV+CPT-11三个疗程后，发现病灶进展，出现脑、骨转移;第4疗程改为时辰化给药5-FU.L-LV+L-OHP，结果肝肺转移灶明显缩小。 在2004年美国临床肿瘤学会（ASCO）年会上，Pirovano报道了采用时辰化疗治疗胃癌的Ⅱ期临床试验，结果发现L-OHP联合5-FU.LV在时辰化疗时，可以获得66.67%的临床获益率，而且毒副反应比常规化疗轻。而Gholam报道了71例L-OHP和CPT-11抵抗性晚期结直肠癌患者在时辰化给予IFLO（CPT-11+5-FU.LV+L-OHP）平均7个疗程后，约75%的患者病情稳定，部分达到PR;中位疾病进展时间为6个月，15个月时的总生存率为51%（95%CI39%～63%），而3、4级毒性反应较少，提示其可以作为L-OHP和CPT-11产生耐药后的抢救治疗方案。 转贴于 　　3 展望
　　
　　以上研究提示，应用时辰化疗，至少可以在两方面受益。一是同等剂量可以减少副反应，提高生活质量;二是可以适当增加耐受剂量，提高治疗效果。受益的程度每位患者有差异，因此个体化治疗有可能成为将来的研究方向。如通过监测24h内唾液和尿液中可的松及各种肿瘤标记物含量变化或利用腕式人体活动变化记录仪来帮助确定不同患者特定的日周期节律，绘制节律图，选择最佳给药时间，或者通过纠正患者的节律紊乱（有报道提示完好的休息-活动节律有更高的生活质量评分和较少的情绪、社会功能障碍［19］ ），达到抑制肿瘤、改善疗效和提高生活质量的目的。药物开发的周期很长，时辰化疗也有助于老药新用，或根据其原理帮助研究新药物、新剂型，前景广阔。而现在需要的是更多的Ⅲ期临床试验，以确立时辰化疗在肿瘤综合治疗中的地位。
　　
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