肿瘤热化疗的基础研究与临床

1、肿瘤热化疗的基础与临床研究进展刘宝瑞 刘宝瑞，男性，1963年出生， 南京大学教授、博士研究生导师。研究方向：肿瘤靶向治疗新技术。 钱晓萍 综述（南京大学医学院附属鼓楼医院肿瘤科 南京 210008）摘要：系统介绍肿瘤热化疗的原理和化疗药物与热疗的协同效应，以及恶性肿瘤热化疗临床应用进展。关键词：肿瘤；热疗；化疗中图分类号：1概述热疗（hyperthermia）是通过加热使肿瘤组织的温度达到4044ºC，引起肿瘤细胞生长受阻与死亡的一种治疗方式。热疗通常与放疗、化疗联合应用，发挥协同效应。热疗的临床应用始于二十世纪八十年代，主要是热疗单独或与放疗联合治疗恶性肿瘤。最近十余年来，新的抗

2、肿瘤药物不断应用于肿瘤治疗，显著提高了内科肿瘤治疗效果。同时不断有研究发现，有些化疗药物与热疗联合具有显著的协同作用。在我国，从事热疗的人员以放疗工作者居多。近年来，随着大型设备的国产化，一些从事化疗的医师开始涉足热疗领域，热化疗的联合应用成了肿瘤治疗的一个新方式。本文对国外热化疗的基础研究进展与临床应用情况予以系统介绍。2 热化疗的基本原理2.1热疗对肿瘤细胞的抑制作用1：（1）形态异常，血管扭曲杂乱，血流阻力大，随着肿瘤的增大，血管受压，容易形成血栓和闭塞。（2）肿瘤组织的毛细血管壁由单层内皮细胞和缺乏弹性基膜的外膜组成，在高热、压力增高的情况下脆弱易破裂。（3）血管内皮细胞间隙大，部分由

3、肿瘤细胞衬覆，细胞增生向管腔内突起引起阻塞。(4) 肿瘤毛细血管具有很多窦状隙，在常温下就处于开放状态，温度升高后血流并没有明显增加。（5）肿瘤血管神经感受器不健全，血管对温度感受性差。由于以上特点，热疗时虽然肿瘤和周围正常组织温度均有升高，但是正常组织有良好的血液循环，同时热可以使正常组织血管扩张、血流加快，且能从分散热，温度升高不显著；而肿瘤组织由于血流缓慢，甚至出现血管闭塞，散热困难，热量积聚。有研究证实肿瘤组织的温度可以高于正常组织5-10ºC。此外，热疗还可以抑制血管内皮细胞的生长，阻止血管生成。DNA多聚酶、连接酶活性，导致DNA、RNA合成障碍，并以p53依赖和非依赖方

4、式引起细胞凋亡。肿瘤细胞生长较快，癌细胞普遍处于慢性缺氧的酸性环境中。在酸性环境下热疗对诱发肿瘤细胞凋亡、扰乱细胞周期也十分有利。2.2热疗与化疗的协同作用热疗与化疗药物可发挥协同抗肿瘤作用。对于特定的化疗药物而言，化疗与热疗的协同的机理有一定的特殊性，但统而言之，可有以下共性机理2：（1）热疗促进药物进入肿瘤细胞。药物在肿瘤细胞内达到一定有效药物浓度是发挥作用的前提。细胞通常可以通过药泵将药物泵出细胞外，保护细胞免受损伤。热疗可以促进药物通过细胞膜，进入细胞。（2）热疗促进药物诱发肿瘤细胞凋亡。很多化疗药物可以通过不同机理最终诱发细胞调亡，热靠可以促进这一进程。（3）热疗易在肿瘤组织中心部位

5、达到较高的温度，中心部位酸性环境下热疗更易诱发肿瘤细胞凋亡。肿瘤周边部位血供较多，化疗药物容易到达，对周边部位化疗具有优势。因此，热疗与化疗联合可覆盖肿瘤病灶的全部。关于肿瘤热化疗的研究可分为体外实验、动物实验和临床研究三个过程，不同的文献由于采用的细胞系和实验条件不同，研究结果不尽相同。迄今已经证实可与热疗发挥协同作用的药物见表1。顺铂是最早发现与热疗有协同作用的药物之一，该药通过与DNA结合引起内部或DNA之间交连和/或DNA与蛋白质之间交连，发挥细胞毒作用。热疗可以促进DNA与铂的结合，并可使药物到达细胞内的浓度增加，还可以抑制顺铂作用后细胞对DNA的修复过程。对于顺铂耐药的肿瘤细胞，热

6、疗也能够增加细胞内药物的浓度，有助于克服耐药。顺铂在4143C发挥与热疗的协同效应较为理想。卡铂和草酸铂与热疗联合，细胞毒性也有所增加3,4。足叶乙甙（VP-16）和替尼铂甙（VM-26）是拓扑异构酶II抑制剂。研究表明，VP-16与热疗同步进行，协同作用不明显；但是在43C1小时结束后312小时，拓扑异构酶II含量与活性明显增强，此时给予VP-16可发挥显著的协同效果。VP-16可以使细胞周期阻滞于G2+M期，热疗可以明显促进这一过程。热疗对VM-26的细胞毒性也有增强作用5,6。Table 1. Antercancer drugs that show enhanced cytotoxici

7、ty with hyperthermiaClassification Anticancer drugAlkylating agents Lomustine CyclophosphamideAntineoplastic antibiotics Mitomycin C Epirubicin AdriamycinPltinum compound Cisplatin Carboplatin OxaliplatinTaxine PaclitaxelPyrimidine analogue GemcitabineVinca alkaloide VinblastineTopoisomerase I inhib

8、itors Camptothecin Irinotecan(CPT-11)Topoisomerase I I inhibitors Etoposide (VP-16) Teniposide (VM-26)喜树碱、羟基喜树碱及其衍生物是拓扑异构酶I抑制剂。早在1980年我国学者就研究发现喜树碱与热疗联合应用对人食管癌细胞生长有协同作用。肿瘤细胞单独接受热疗或喜树碱治疗，细胞生长在一段时间内受阻，但是经过大约15天生长又开始活跃起来。两者联合则细胞丧失恢复增殖能力。羟基喜树碱衍生物（CPT-11）是近年开发的抗肿瘤新药，对大肠癌和肺癌等肿瘤治疗有效。对该药与热疗的研究也有文献报道，发现在低浓度（5

9、ug/ml）下热疗可发挥增效作用，高浓度（50ug/ml）则相反7。临床上有采用低剂量CPT-11联合热疗取得理想效果的报道8。健择是新一代抗代谢药，在体内经过核苷激酶的作用转化为活性二磷酸及三磷酸核苷而发挥作用。主要作用于DNA合成期，在一定条件下，可阻止细胞有G1期向S期进展。目前，该药已广泛用于乳腺癌、肺癌、胰腺癌等肿瘤的肿瘤的治疗。近年来，体外实验发现，健择与热疗同时进行，热疗能够干扰健择的活性转化，抑制健择的细胞毒性；但是，健择与肿瘤细胞接触4小时后，间隔20小时再给予热疗43C 1小时，药物的细胞毒性可明显增加。动物实验也证实，当健择应用48小时后给予热疗，能够延迟肿瘤生长9。 紫

10、杉醇通过干扰有丝分裂抑制细胞生长，是肺癌、乳腺癌、卵巢癌和胃癌等肿瘤常用药物。近年发现低剂量紫杉醇还有明显的抗血管生成作用。有关该药与热疗联合应用的体外研究，不同文献因采用肿瘤细胞不同，结果差别较大。研究发现，热疗对紫杉醇抑制肺癌细胞生长可增效5100倍，对小鼠乳腺癌FM3A的抑制也有明显的协同作用，但是对乳腺癌MCF-7细胞及SW1573、L-929等细胞无协同效果10-12。目前，动物体内实验结果均支持紫杉醇与热疗有明显的协同作用。Cividalli 等13对小鼠乳腺癌模型研究了不同组合紫杉醇、表阿霉素与热疗联合对肿瘤的治疗效果，证实紫杉醇联合热疗与紫杉醇、表阿霉素联合热疗对肿瘤抑制效果最

11、佳，两者之间无显著差异，但均明显优于紫杉醇单用或紫杉醇联合表阿霉素的效果。说明紫杉醇联合热疗的潜力最大。长春花碱主要通过抑制微管蛋白的聚合抑制细胞分裂，对RNA合成及细胞膜也有干扰。近年研究表明长春花碱不仅对肿瘤细胞有抑制作用，对新生肿瘤血管也有明显的抑制效果。动物实验发现，长春花碱单独应用时肿瘤内血流量受到影响，但肿瘤生长速度未受影响，与热疗联合后导致大量肿瘤血管损伤，肿瘤生长明显延迟14。Monge等15在小鼠乳腺癌模型上比较了6种常用化疗药物与热疗的相互作用。结果发现热疗对环磷酰胺和丝裂霉素单药细胞毒性的增强效果最明显，优于阿霉素、氟脲嘧啶、甲氨喋呤和长春新碱。在小鼠纤维肉瘤模型的联合化

12、疗中，热疗对环磷酰胺联合顺铂的增效作用最显著，对环磷酰胺、顺铂、丝裂霉素三药联合次之16。3 热化疗的临床研究3.1 食管癌食管癌患者确诊后，手术切除率不超过50%。日本学者从八十年代就开始研究术前在放疗、化疗的基础上，加用腔内热疗以求提高疗效。早期研究发现单纯放化组和在此基础上加用腔内热疗的热放化组比较，患者术后5年生存率分别是14.7%和43.2%，差异显著。在随后的随机对照研究中又证实热放化组主观症状的改善和客观缓解率都高于不含热疗组，3年生存率比对照组高一倍以上（50.4% vs 24.2%）2。另有资料显示，136例食管癌患者术前采用热放化治疗，术后病理完全缓解率高达65.4%，5年

13、生存率22.3%，107例术前接受放化疗，术后病理缓解率50.5%，5年生存率13.7%17。热疗对于已丧失手术机会的晚期食管癌患者，其症状改善和生存期延长也具有优势。3.2 胃癌胃癌易发生腹腔内播散转移。腹腔内热化疗是最常用的综合治疗方式之一。腹腔化疗可以使化疗药物在腔内达到较高浓度，热疗一方面可以增强药物对肿瘤组织的穿透力，另一方面对化疗药物的细胞毒性有增强效应，而对腹膜没有损伤作用。热化疗对散在的多发性小的种植病灶效果较好。一项对141例胃癌的前瞻性随机对照研究表明，热化疗组腹腔复发率只有1.4%（1/71），未接受治疗的对照组却高达22.5%（16/70），4年生存率也有明显差异（76

14、% vs 58%）18。有关腹腔内热化疗的临床研究很多，国内已有文献综述专门介绍，本文不予重复。3.3 直肠癌直肠癌由于直肠与邻近器官连接紧密，淋巴回流复杂，容易发生局部浸润与复发。目前，对于直肠癌患者术前采用热疗联合放化疗的临床研究国外已经有多篇报道。发现术前采用热疗联合放化疗组，5年生存率91.3%，对照组64.0%，差异显著。Ohno19分析了大量直肠癌热疗、化疗、放疗等文献，发现以下规律：术前热放化治疗可以显著提高手术切除率，减少局部复发，延长生存期；术前热放化治疗不增加术后并发症；术中、术后加用热疗者局部复发率明显降低；复发切除的局部复发者，加用热疗更容易达到缩小病灶、减轻痛苦的目的

15、。热疗用于直肠癌的治疗有巨大潜力。3.4 胰腺癌 胰腺癌发病时80%患者已丧失手术时机， 易出现黄疸、疼痛等症状，治疗十分棘手。Kouloulias20探索了热疗在胰腺癌治疗中的作用。他们对27例IV期胰腺癌患者进行化疗-改道手术-放化疗模式治疗，对另外10例患者在术中对病灶区域进行热疗（4345C），结果，加用热疗者平均生存期显著延长，生活质量评分、疼痛评分显著改善，肿瘤标志CEA和CA199明显降低。本文作者采用热化疗模式治疗胰腺癌患者，疼痛及肿瘤标志物均可获得改善。3.5 软组织肉瘤软组织肉瘤对放疗和化疗均不敏感，手术是唯一公认的治疗方法。最近，Wendtner21报道了采用热化疗模式治

16、疗内脏和后腹膜软组织肉瘤的结果。作者以58例高危患者为研究对象，首先给予4个周期的热化疗，药物选择足叶乙甙、异环磷酰胺和阿霉素，再进行手术切除，术后给予辅助放化疗。结果经影像学证实病灶缩小者占33%，术前接受热化疗有效者，5年局部控制率59%、总生存率60%；热化疗无效者5年局部控制率0%、总生存率10%，差异显著。4 肿瘤靶向热化疗温敏脂质体（theromosensitive liposome）介导的肿瘤靶向热化疗是近年肿瘤热化疗的一个新方向。温敏脂质体是指在高于生理温度的条件下有效地释放药物到靶位的脂质体。构建脂质体的磷脂都有特定的相变温度（transition temperature,

17、Tm），低于Tm时脂质保持稳定，达到Tm时磷脂分子由原来排列紧密的全反式构象变为结构疏松歪扭构象，膜流动性和通透性增加，包封的药物释放速度增大。通常制备的温敏脂质体可以在41条件下诱发药物释放，但是仍然存在药物注入体内易被单核吞噬系统摄取消除和向病变部位释放程度差异大等不足。最近，美国Dewhitst课题组22建立了一种新型温敏脂质体。其特点如下：变相温度设在39-40，该温度在临床上更易达到；制备上加入了DSPE-PEG-2000，使脂质体可在血循环中长时间存在而避免单核吞噬细胞的快速摄取；确定了脂质体颗粒为100纳米时可使脂质体在加热的肿瘤组织局部能够最有效穿入并获最大幅度的药物释放。首次

18、证实这种大小的脂质体2-5。因此，该脂质体在肿瘤靶向热化疗领域有较大的潜在应用价值。5 小结 肿瘤热化疗作为肿瘤综合治疗的一种新模式，已经在国内很多医院逐渐开展起来。通过对肿瘤热化疗基础研究的不断深入，结合国外热化疗临床应用的成功经验，我们对热化疗的临床设计与应用将更加规范与合理，使更多的肿瘤患者从中受益。参考文献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 applic

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