肿瘤乏氧检测方法研究进展

1、临床医学论文肿瘤乏氧检测方法硏究进展【关键词】肿瘤；乏氧显像；放射性核索显像；hl910引言肿瘤的氧合状态是放疗化疗生物治疗、加热等治疗的重要的影响因索1， 肿瘤乏氧细胞对放射治疗的敏感性低，对化疗、生物治疗等冋样较为耐受。肿瘤 乏氧同样是局部复发和远处转移的重耍危险因素。如果能够准确地测定个体肿瘤 的氧合状态，以此指导治疗方案的选择将有助于提高肿瘤的疗效。目前虽然乏氧 检测的技术还未完全成熟，但已有多种检测方法应用于临床，其前景无疑是广阔 的。1侵入性检测方法一氧电极法氧电极法是目前应用的唯一可以直接测定肿瘤乏氧的方法，其测定结果可以 直观的反应肿瘤的氧合状态而被认为是测定肿瘤乏氧状态的“金

2、标准” 2。氧 电极法测定肿瘤乏氧状况的参数有：(1)实测的肿瘤氧分压(p02)平均値或中位 数；(2)肿瘤乏氧比例(hypoxia percentage hp)，即实测的肿瘤p02数据内， po2<2mmhg ' <5mmhg或vlommhg所占的百分数(分别以hp2、hp5、hp1o表示)，其 中对放射治疗疗效影响最大的因素是hp2 ； (3)肿瘤乏氧体积(hypoxicsubvolume ' hsv)，即肿瘤的体积乘以肿瘤乏氧比例。nordsmark等3报道了 35例行放射治疗的进展期头颈部鳞癌(放疗剂量6668gy)po2与患者预 后的关系。用氧电极法测得p

3、o22.5mmhg的肿瘤为乏氧组，结果显示在治疗前 氧合好的肿瘤局部控制率高达90%，而乏氧组仅为45%( p=004)。氧电极法 测量有一定的局限性。(1)乏氧临界値的判断目前尙无一个公认的标准；(2) 由于肿瘤内氧分布存在明显异质性，故需多道多点测定，如用eppendof氧微电 极测定宫颈癌含氧情况吋，宜用5个测试道，每道测203 0个点；(3)由 于氧电极本身技术的局限，在测定时对信号反应率低和电极穿过基质和纤维组织 时对电极末梢产生压力，故测定数据有误差；(4)测定时不能区分氧电极是插 入肿瘤活组织抑或坏死区，并且不能区别为急性或慢性乏氧2 ； (5)氧电极 法是一种有创检测方法。这些

4、局限性限制了氧电极法的应用。2生物学检测指标及方法肿瘤细胞在乏氧状态下可以通过自身某些内源性基因表达的变化來适应其赖于生长的微环境。目前已知这些内源性基因包括冇乏氧诱导因子 (hypoxiainducedfactor1，hif 1)4、碳酸酉干酶 9(carbonic anhydrase 9 ca9)、糖转运酶(glucose transporter » glut)、血管内皮生长因子(vascular endothe 1 ial growth factor ,vegf) xp53、促红细胞生成素(erythropoietin， epo)和血小板源性生长因子一b (platelet d

5、erived growth factor，pdgf b , 其中以hif 1最受人关注。hif 1中是目前硏究的比较多的一种细胞因子， 它由两个亚单位构成一一hif1 a和hif 1。hif1/9随氧分压的变化不大，而hifla在不同的氧环境中蛋白稳定性有很大差别富氧时稳定性降低而乏氧时稳定性增高，以致在乏氧状态下蛋白水平增高'因此可以通过检测hif1 a的表达水平估计组织的氧合状态。haug land等5对宫颈癌患者分別采用免疫组织化学检测htf 1 a的表达水平和氧微电极直接测定肿瘤的氧分压后发 现，两者有较好的符合性(p<001)。wang min等6硏究发现在乳腺癌mcf

6、 7 细胞中 manganese superoxide dismutase (mnsod)的活性可以影响hif1a的状态，活性较低吋可以使hif1 a在乏氧环境下积聚，但在活性中等时抑制hif1 a在乏氧环境积聚，在高活性时再次促进其积聚，而呈双曲线。通过抑制hif1 a的积聚或许提高肿瘤对放化疗的反应但日前尙无此方面的文献。3影像学检测方法3.1彩色多普勒超声显像彩色多普勒是在频谱多普勒技术基础上发展起来 的利用多普勒原理进行血流显像的技术，1986年开始用于周围血管血流成像。 它可以无创、实时地提供病变区域的血流信号信息，这是x线、核医学、ct、mri 以及pet所做不到的。彩色多普勒还可

7、用于观察治疗效杲，通过肿瘤内血管的多 少和血流的变化，可以间接判断疗效。若治疗后肿瘤血管减少，异常血流信号消 失，则说明疗效满意；反之，则疗效差或提示肿瘤复发。关于用超声法检测组织 氧含量的硏究不是很多。但martino等7的硏究取得了积极的成果。他们观察 了 20例头颈部肿瘤的颈部转移灶，对转移灶进行彩色多普勒检查和对同一部位 用氧电极法测定组织氧含量，用显示器的像素密度作为血管密度与氧含量作了相 关分析，发现两者的相关系数为0.71 o3.2核磁共振技术通过特定的磁共振技术如血氧水平依赖性(blood oxygen level dependent, bold) mr i " ov

8、erhauser mri(omri)、电子顺磁共振成像(electron paramagnetic resonance imaging,eprl)等可反映肿瘤的供氧状态和组织的氧化还原能力。磁共振灌注成像技术是近几年的硏究热点，得到了较快发 展。通过了解肿瘤微循环的灌注情况就能清楚微环境的氧含量。肿瘤中不充分的 灌注及混乱血管网可导致肿瘤慢性扩散障碍性乏氧，而肿瘤乏氧还可呈急性的周 期性现象，因为有些肿瘤血管会定期地开放和关闭，在此过程屮往往也会产生所 谓的急性灌注异常性肿瘤乏氧。通过对肿瘤灌注状态的评价可间接地对其乏氧程 度进行判断，此即为通过灌注成像推测肿瘤乏氧状态的理论依据germans

9、等8 发现低灌注的肿瘤有着较低的局部控制率及较高的局部复发率，证实了肿瘤中低 灌注的部分往往是相对乏氧的部分，而乏氧的肿瘤又对治疗特别是放射治疗具有 拮抗效应这一结论。磁共振灌注成像技术可以分为动态增强磁共振成像(dynamic cont vast enhanced mr，dce mr1)、流入法、相位敏感法9 ° cooper 等10 就氧微电极法直接测量与dce mrt对宫颈癌的肿瘤氧分压状态评价进行了对照 硏究，发现2种方法在统计学上有较显著的相关性。4核医学检测方法利用放射性核素如18f、3h、1231、1251、1311、62 cu、99m tc等标记的 乏氧组织显影剂进行

10、spect或pet显影可以对乏氧进行定性和定量检测，是目前 乏氧检测硏究最为集中的技术，且能同时用于肿瘤的诊断和判断肿瘤的分期併 可以使放疗照射野更加精确11。4.1硝基咪口坐类乏氧组织显像剂用放射性核素标记mlso(misonidazole)及其衍生物'体内外实验均发现其可结合到哺乳动物乏氧细胞。lawrentschuk等人在肾癌病人中用18ffluoromisonidazolc (18f fmiso)显像，发现患侧肾乏氧状况明显高于对侧正常肾脏。同时用氧电极法所检测的肾癌组织氧分压为 9.6mmhg，而正常软组织为37.6mmhg。近年来人们对miso的衍生物进行了大量 硏究。例如

11、对一种mi so衍牛物一18 氟红硝基咪口坐(fetnim)的牛物分布硏究 12,13显示，其周围组织代谢率、脫氟率和乏氧组织代谢率均适用于pet乏氧 显像且优于18f m1so，其脑中分布少而肠、肾中分布高，且其清除速率在体 内的大部分脏器中均接近。对fmiso、fdg和fetnim比较，在tprr (肿瘤/血浆 滞留比)上，fdg最高，fetnim次之，但在tmrr (肿瘤/肌肉滞留比)上，fetnim 明显高于fdg和fmiso，通过肿瘤的放射自显影显示，乏氧区域吸收的fetnim 要比正常区域的多。42非硝基咪口坐类的乏氧组织显像剂理想的乏氧组织显像剂应具有高渗透 性和低氧化还原电位，

12、前者便于它达到细胞内线粒体，后者利于它在止常细胞稳 定而在乏氧细胞被异常高浓度的电子还原。由此来看，硝基咪“坐基团并非为乏氧 显像的理想基团。目前对非硝基咪口坐类乏氧组织显像剂的硏究取得了可喜的进 展。hl 91 (4，9 diaza 3，3 to to tetramethyldodecan 2，11 dionedioxime)亦称bnao，化学名称为 4，9 二氮 3，3，10，10 四甲 基十二烷2，11二酮月亏。99m tc hl 91无细胞毒性，显像能力明显优 于硝基咪i坐类化合物，是一种前景广阔的新型乏氧组织显像剂14。在动物试验 中发现hl91在肿瘤乏氧区选择性积聚，但同时在肝肾有

13、很高的积聚，限制了其 在腹部的应用15 ° van等14对9例怀疑为头颈部鳞癌复发的患者行hi91spect及螺旋ct扫描，ct显示5例复发'其中3例淋巴结转移且经活检证实'hl 91显像除1例假阳性外均与ct及活检结果一致。李玲等16对拟接受三维适形放疗的35例非小细胞肺癌患者于放疗前12天进行了 99m tc hl 91 spect检查，其中20例于放疗过程中（3040gy）及放疗后12天行spect检 查，利用感兴趣区（roi）技术计算t/n （靶与非靶）比値，分析了放疗前t/n 勻放疗前后t/n变化勻放疗疗效的关系。结果发现放疗前t/n较低组放疗疗效高 于t/

14、n较高组（p二0040），放疗前后t/n变化较大组疗效高于变化较小组，但 无统计学差异。在对脑胶质瘤、舅咽癌的硏究中同样发现99m tchl 91乏氧显像对疗效的判断有指导意义1,17。目前硏究较多的另一种非硝基咪哩类乏 氧显像剂为cu标记的bts（二硫半卡巴肿）衍生物，包括62cu ptsm和64cuatsm等。takahashi等对4例正常人及6例肺癌患者行cu atsm乏氧 显像，正常人的肺组织摄取64cu atsm的标准値为043±009，而肺癌患 者为30±15。与18 f miso相比、无论在乏氧细胞还是正常细胞中，64cuatsm都表现出更理想的吸收率和析出率

15、，从而可利用pet达到更快速而有效 的乏氧检测。第二代cu标记的显像剂cuatsm类似物已经人工合成，并显示山与 cuatsm 同样的乏氧选择性。cuatse（cu diacetyl bis（n （4） methyl thioscmicarbazonc）,即为新一代产物，在emt6小鼠乳腺癌细胞氧浓度 38 mmhg时有良好的摄取，并且表现出比cuatsm更高的肿瘤正常组织摄取比， 并且于肝肾细胞中摄取量低于cuatsm19。5小结综上所述，目前应用于临床的肿瘤的乏氧组织测定方法种类很多，但尙没有 一种方法能够做到丁分精确地测定肿瘤氧合状态。随着测定方法的不断改进以及 不同技术的合理联合应用,

16、对肿瘤氧合状态的精确测定将会有效的应用于临床, 以对肿瘤患者实施个性化的治疗，并对肿瘤的预后作出准确的预测20。【参考文献】1梁培炎，王国慧，李群，等.99mtchl91乏氧显像在鼻咽癌治疗中的应用j 中华核医学杂志,2006，26(2):9799.2 mcnon c，frakcr dl. tumor oxygcnation status as a prognosticmarkerj. cancer lett » 2005 ， 221(2) ： 225235 3 nordsmark m » overgaard j - tumor hypoxia is independent

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