近日節(jié)律在腫瘤治療中的應(yīng)用進展

鐘銀杭 王立強 許瑞安 刁 勇

華僑大學分子藥物研究所，福建泉州362021

隨著晝夜、季節(jié)的周期性變換，人體從系統(tǒng)、器官、組織到單個細胞，乃至亞顯微結(jié)構(gòu)及其物質(zhì)代謝，其各種生理、生化過程、行為等皆隨時間推移而呈節(jié)律性變化，其中最普遍的是以24 h左右為周期的近日節(jié)律。近日節(jié)律成為近年來研究熱點之一，它們不僅與神經(jīng)內(nèi)分泌和免疫功能有關(guān)，而且影響著細胞周期和凋亡，更為重要的是它們與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、診治及預(yù)后也密切相關(guān)。

1 近日節(jié)律

1.1 近日節(jié)律的分子結(jié)構(gòu)

在哺乳動物中，300多種生命活動呈現(xiàn)周期為24 h左右的近日節(jié)律性變化[1]。周圍環(huán)境因素、社會生活習慣、最重要的是每天光照和黑暗的交替及休息-活動周期等外界因素使機體近日節(jié)律系統(tǒng)精確校準為每天24 h[2]。近日節(jié)律中樞起搏點位于下丘腦基底部視交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN），最近證明人體多數(shù)外周組織諸如心臟、肝等器官及胚胎組織中也存在起搏點，稱外周起搏點[3]。

SCN是節(jié)律系統(tǒng)最重要的調(diào)節(jié)中樞，產(chǎn)生休息-活動周期，并協(xié)調(diào)外周起搏點。SCN通過白天光照和夜間松果體分泌的褪黑素反饋調(diào)節(jié)調(diào)控近日節(jié)律系統(tǒng)和外周起搏點[4]，調(diào)整內(nèi)源性生物節(jié)律，使人體的各種生理活動（如正常組織及靶組織細胞DNA合成、增殖和代謝、激素分泌、睡眠、藥物代謝限速酶活性、藥物敏感性相關(guān)基因的表達及藥物代謝活動等）和行為等均隨晝夜交替呈節(jié)律性變化，與外界周期性環(huán)境刺激（光照、溫度、飲食習慣等）同步化[5]。

這些節(jié)律性變化可以影響抗癌藥物的藥理和藥效，改變藥物的耐受性和療效。

1.2 正常組織細胞與腫瘤組織細胞的近日節(jié)律

細胞活動的峰谷變化調(diào)節(jié)著抗癌藥的代謝動力學，是其耐受性和有效性變化的生物學基礎(chǔ)。研究表明，和正常組織一樣，很多腫瘤細胞的生長和代謝過程中也呈現(xiàn)節(jié)律性，但節(jié)律特征與正常組織不同，表現(xiàn)為振幅下降、時相變化、周期改變，以及內(nèi)分泌、免疫和休息-活動周期等多種節(jié)律失調(diào)。變化程度與腫瘤類型、生長速度和分化程度相關(guān)，并可能隨著疾病的進展逐步惡化。腫瘤愈趨于晚期，節(jié)律異常表現(xiàn)越明顯。

了解正常組織細胞與腫瘤組織細胞增殖分化、生長代謝的節(jié)律對于腫瘤臨床治療非常重要，在給藥時避開正常細胞增殖分化及合成高峰期，而在腫瘤細胞增值分化高峰給藥，可極大提高臨床療效并顯著降低毒副作用。此法亦可用于時辰放療。

將DNA合成作為參數(shù)，各種腫瘤細胞分裂增殖的節(jié)律不同，如卵巢癌的DNA合成高峰時相位于11～15時，乳腺癌為13～15時，肺癌在6～12時，選擇恰當時間應(yīng)用抑制DNA合成的抗癌藥可避開正常細胞DNA合成高峰時間，達到減毒增效的目的[6]。

2 常用抗癌藥物的時辰化療

目前動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，在特定時間給藥，多種抗癌藥的耐受性和療效有50%以上變化[7]。其機制涉及細胞代謝、增殖過程及藥物的藥動學時間節(jié)律變化。受體耐受性節(jié)律、腫瘤本身節(jié)律和藥物抗腫瘤活性節(jié)律三者之間的相互關(guān)系是治療研究的關(guān)鍵。腫瘤時辰化療是根據(jù)機體自身節(jié)律和腫瘤組織細胞動力學，選擇最佳用藥時機，在毒性最小、耐受性最佳時進行化療，可加大劑量，從而達到最大抗瘤效果，改善患者生存質(zhì)量的目的[8]。目前臨床常用化療藥按抗癌機制分主要有以下幾種。

2.1 作用于有絲分裂M期的微管蛋白抑制類

2.1.1 長春堿類 諾維本（NVB）是長春堿類細胞毒抗腫瘤新藥。研究顯示NVB血液毒性及臨床療效與用藥時間有密切關(guān)系。Filipski等[9]對接種P388白血病細胞的279只小鼠進行毒性療效與近日節(jié)律關(guān)系研究，實驗前在活動時間控制儀中經(jīng)3周同步化適應(yīng)（L/O=12/12）：光照期（休息期，第1～12時）和黑暗期（活動期，第 12～24時）。然后在第7、11、19、23時分別注射NVB 26 mg/kg。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在19時或23時給藥，小鼠平均生存期最長，7時組最短，且在19時藥物耐受劑量提高50%。

2.1.2 紫杉醇類 泰素帝是一種紫杉醇類抗癌新藥，抑制細胞的微管系統(tǒng)，適用于局部晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療。研究發(fā)現(xiàn)，泰素帝的治療指數(shù)與其用藥時間位相有一定關(guān)系。Granda等[10]將最大耐受劑量的泰素帝分別于光照后3、7、11、15、19、23時給予荷MA13-C乳腺癌小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光照后7 h給藥組腫瘤縮小率最高、小鼠存活率最高，分別為60%和100%；而光照后3時給藥組腫瘤縮小率為0，且全部死亡。

2.2 破壞DNA結(jié)構(gòu)與功能類

2.2.1 喜樹堿類 伊立替康（CPT-11）是喜樹堿類抗癌藥，主要治療對5-氟尿嘧啶（5-Fu）耐藥的晚期大腸癌。CPT-11為細胞周期S期特異性藥物。在休息期，腫瘤細胞處S期高峰，而骨髓、腸、皮膚和口腔黏膜的正常細胞增殖較慢，此時給藥療效好、毒副反應(yīng)較少。Granda等[11]報道CPT-11在荷骨肉瘤小鼠休息期后半部分（相當于人類早晨5時）給藥耐受性最好。

2.2.2 鉑類 目前發(fā)現(xiàn)鉑類的時辰節(jié)律與其主要的解毒劑還原型谷胱甘肽（GSH）的近日節(jié)律性分泌密切相關(guān)。同一個體GSH的晝夜分泌有1～5倍的差異，高峰期在下午。根據(jù)GSH的近日節(jié)律，目前鉑類藥物的給藥方法為從10～22時連續(xù)12 h正弦曲線形式給藥，在16時達峰[12]。

2.3 抗細胞代謝類

5-FU：一種抗嘧啶類抗代謝藥物，是時間化療領(lǐng)域中研究最多的藥物，血漿半衰期只有10～20 min。動物和人體實驗均顯示恒速靜脈點滴5-FU，其血漿濃度呈現(xiàn)明顯的近日節(jié)律。由于超過80%的5-FU被作用于S期細胞的代謝相關(guān)酶二氫嘧啶脫氫酶（DPD）分解代謝，所以DPD活性是影響5-FU血液濃度的決定性因素[13]。DPD活性在小鼠光照早期和人類黑暗早期達到高峰。從22～10時無論是健康人還是癌癥患者體內(nèi)，DPD的活性都提高了近50%[14]，而此時進入S期的骨髓、小腸、皮膚及口腔黏膜細胞處于低谷，此時給予5-FU，其毒性顯著降低[15-16]。因此5-Fu給藥方案為22～10時連續(xù)12 h按正弦曲線靜脈滴注，給藥高峰在臨晨4時，不良反應(yīng)明顯減少，毒性降低，較常規(guī)給藥方式更加高效低毒。

3 臨床研究

3.1 腫瘤的時辰化療

Levi[17]的最新研究發(fā)現(xiàn)，與持續(xù)給藥和錯誤時間給藥相比，根據(jù)時間化療的要求在特定的時間給予抗癌藥物可以使不良反應(yīng)減少5倍。腫瘤時辰化療已廣泛應(yīng)用于臨床，療效較肯定的腫瘤主要有以下幾種。

3.1.1 大腸癌 大腸癌是成人最常見的惡性腫瘤之一。Levi等[18]用西妥昔單抗結(jié)合時辰化療治療直腸癌56例，存活率和二次手術(shù)可切除率是常規(guī)化療的2倍。朱莉[19]對46例晚期結(jié)腸直腸癌進行常規(guī)與時辰化療，結(jié)果時辰組有效率為65.2%，常規(guī)組34.8%。白細胞下降、感覺神經(jīng)異常、惡心嘔吐、腹瀉發(fā)生率時辰化療組均低于常規(guī)化療組，兩組患者差異有統(tǒng)計學意義。歐洲3個國家9個研究中心報道186例轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌，時間化療和常規(guī)化療各93例，兩組患者有效率分別為51%與29%；嚴重黏膜毒性反應(yīng)的發(fā)生率分別為14%和76%；外周神經(jīng)炎發(fā)生率分別是16%和31%；腫瘤無進展時間分別為6.4個月和4.9個月[20]。

3.1.2 肺癌 Focan等[21]采用5-FU+四氫葉酸鈣（CF）+卡鉑（CBP）聯(lián)合時辰化療32例晚期非小細胞肺癌患者，結(jié)果顯示總的毒性反應(yīng)均可耐受，4.6%患者出現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ度白細胞下降，7%患者出現(xiàn)血小板下降，7.8%患者出現(xiàn)惡心、嘔吐，不到3%患者出現(xiàn)黏膜炎、腹瀉、脫發(fā)等，較常規(guī)化療者毒性反應(yīng)均明顯降低。Levi F等[18]對45例非小細胞肺癌患者進行5-FU+CF+CBP時辰化療，當藥峰濃度在4 pm獲得最佳耐受性。

3.1.3 轉(zhuǎn)移性肝癌 目前時辰化療治療在轉(zhuǎn)移性肝癌多采用5-FU+亞葉酸鈣（FA）+奧沙利鉑（L-OHP）方案，應(yīng)用多通道輸液泵技術(shù)輸入。由于肝中腫瘤組織血供主要來源于肝動脈，研究者對29例發(fā)生肝轉(zhuǎn)移腫瘤患者進行肝動脈插管聯(lián)合時辰化療，無嚴重血液學或肝毒性反應(yīng)，10個患者出現(xiàn)完全反應(yīng)、耐受性好、安全有效，治療后13.7%患者可進行切除手術(shù)，中位總生存期達36個月[22]。

3.1.4 其他腫瘤的時辰化療 一項含23例轉(zhuǎn)移性胰腺癌（術(shù)后17例，無法切除6例）的Ⅱ期臨床研究顯示：時辰化給予5-FU（300 mg/（m2·d）、5 d/周，總量 8.4 g/m2）并聯(lián)合放療（平均劑量50.4 Gy）后，17例術(shù)后患者中12 例得到局部控制，7例甚至病灶完全消失，中位生存期達28個月，1年生存率為88%，6例無法切除的患者中位生存期也達到13個月，改善了胰腺癌的預(yù)后[23]。Coudert等[24]為確定毒性最低給藥時間，將90例乳腺癌患者隨機分為8個時間點進行長春瑞濱給藥，以中性粒細胞減少為參數(shù)，在21時給藥最佳；以白細胞減少作為參數(shù)，17時最佳；在10時給藥胃腸道毒性最低。最低毒性時間與動物實驗一致。

3.2 近日節(jié)律在腫瘤臨床早期診斷及預(yù)后中的作用

早期發(fā)現(xiàn)腫瘤一直是人們所探究的問題。從基因表達到細胞功能活動，腫瘤組織細胞的近日節(jié)律等均與正常組織細胞存在著明顯的差異，這在腫瘤的診斷和防治中具有一定理論意義和實踐價值。近年來研究發(fā)現(xiàn)，近日節(jié)律可作為一個獨立的指標用于一些腫瘤預(yù)后的判斷。國外學者對休息-活動周期及皮質(zhì)激素的近日節(jié)律性與腫瘤患者的生存質(zhì)量及預(yù)后的相關(guān)性進行了研究。對與激素相關(guān)的腫瘤流行病學研究中發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)激素水平近日節(jié)律的變化可以預(yù)示腫瘤的發(fā)生，如激素近日節(jié)律改變的婦女較節(jié)律正常者乳腺癌的患病率明顯增高。Mormont等[25]對200名轉(zhuǎn)移性直腸癌患者休息-活動周期（生物體內(nèi)最主要的近日節(jié)律）的研究發(fā)現(xiàn)，該節(jié)律明顯的患者較節(jié)律幅度降低或節(jié)律發(fā)生改變的患者生存期長，前者2年存活率是后者的5倍。

4 展望

通過研究腫瘤與近日節(jié)律的相互影響，以及與腫瘤發(fā)生、發(fā)展有關(guān)的分子機制，把抗腫瘤藥的時效性與細胞分裂周期、DNA合成以及內(nèi)源性鐘基因的表達相聯(lián)系，從分子水平上闡明抗腫瘤藥的時效性。臨床上由于個體差異性的存在，為了完善腫瘤時間治療的相關(guān)臨床方案，通過計算機等相關(guān)輔助工具將每個患者的日周期節(jié)律繪制成圖，顯示其節(jié)律改變范圍和特點，然后根據(jù)藥動學參數(shù)找出所用化療藥物毒性最低、療效最高的時間，實現(xiàn)治療方案的個體化，對腫瘤診斷、判斷腫瘤的預(yù)后及轉(zhuǎn)歸、以及指導臨床治療的最佳時間具有重要意義，這有望成為未來時辰治療的重要發(fā)展方向[26-27]。

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