亞砷酸治療急性早幼粒細(xì)胞白血病時(shí)砷代謝產(chǎn)物的分析

周 倩(綜述),周 晉(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院血液內(nèi)科,血液腫瘤中心實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150001)

砷是自然界中的一種有毒微量元素，醫(yī)學(xué)上用砷劑治療牛皮癬、梅毒、風(fēng)濕病、非洲錐蟲病等已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史[1-2]。近年來，我國(guó)學(xué)者在使用亞砷酸治療急性早幼粒細(xì)胞白血病(acute polymyelocytic leukemia,APL)方面已取得的進(jìn)展令人矚目[3]，亞砷酸治療APL的療效在世界范圍內(nèi)日益受到重視。但同時(shí)砷具有致畸、致突變、致癌的作用，在體內(nèi)有一定的蓄積性，因此砷劑的不良反應(yīng)一直很受人們關(guān)注。各種砷代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的濃度決定砷劑的療效和毒性，因此對(duì)砷的分析檢測(cè)非常重要。

1 自然界砷代謝產(chǎn)物的種類

砷元素及其化合物廣泛存在于環(huán)境中,砷化合物進(jìn)入生物地球化學(xué)循環(huán)，經(jīng)過氧化還原、甲基化、硫化等一系列的反應(yīng)，產(chǎn)生了無(wú)機(jī)砷、甲基砷、砷的氫化物、硫砷、砷糖、砷堿等不同形態(tài)的砷化合物[4]。元素形態(tài)的砷,由于其不溶于水,幾乎沒有毒性,有毒性的主要是砷的化合物，無(wú)機(jī)砷是砷眾多形態(tài)中毒性最強(qiáng)的,甲基化砷的毒性較小,越是形態(tài)復(fù)雜的有機(jī)砷毒性越弱，如海產(chǎn)品中的總砷雖然含量高，但由于其中的主要砷成分為砷甜菜堿等復(fù)雜的有機(jī)砷，毒性小，一般不會(huì)引起中毒[5]。正是由于各種不同形態(tài)的砷具有不同的物理及化學(xué)性質(zhì)，砷的代謝產(chǎn)物分析才越來越為人們所重視。

2 砷代謝產(chǎn)物濃度的檢測(cè)方法

常見的分離富集砷的代謝產(chǎn)物方法有:氣相色譜，高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC),毛細(xì)管電泳，超臨界流體色譜。常用的檢測(cè)方法有:紫外檢測(cè)、原子吸收光譜(atomic absorption spectroscopy，AAS)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES)、電感禍合等離子體質(zhì)譜(inductively coupled plasma massspectrometry，ICP-MS)[6]、原子熒光光譜(atomic fluorescence spectrometry，AFS)等，原子熒光光譜運(yùn)行成本低、儀器價(jià)格低廉、有便于維護(hù)的特點(diǎn)，電感耦合等離子體質(zhì)譜則具有檢測(cè)限低、有線性范圍寬、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)[7-8]，但技術(shù)條件苛刻，所需的儀器太過復(fù)雜。另外，電分析法、中子活化分析等也被廣泛采用。電分析方法簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，但干擾因素多，選擇性差；色譜法盡管分離效率較高，但其常用檢測(cè)器為非專一性檢測(cè)器，靈敏度低，往往達(dá)不到要求。這說明單一儀器或技術(shù)很難完成砷形態(tài)分析的任務(wù)[9]。

目前在砷形態(tài)研究領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外專家先后采用HPLC和ICP-MS、電噴霧電離質(zhì)譜(ESI-MS)、HG-AFS、HG-AAS、ES-MS-MS等檢測(cè)器在線聯(lián)用的技術(shù),成為砷形態(tài)分析的有力工具[10]，聯(lián)用技術(shù)HPLC-ICP-AES、HPLC-AFS聯(lián)用技術(shù)的研究發(fā)展較晚，但是由于該技術(shù)具有應(yīng)用便捷和儀器造價(jià)相對(duì)較低、分析靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，且有學(xué)者認(rèn)為HPLC-AFS與HPLC-ICP-MS的檢測(cè)結(jié)果相互可以很好地符合[11-12]，其發(fā)展前景和應(yīng)用前景廣闊。

3 亞砷酸治療APL時(shí)各種砷代謝產(chǎn)物分析

目前，國(guó)際上對(duì)亞砷酸治療APL時(shí)各種砷代謝產(chǎn)物分析的研究較少，主要的研究報(bào)道例舉如下。

尿液是砷的主要代謝途徑之一，人體攝入的砷主要從尿液排出[13],尿樣采集簡(jiǎn)單方便、基質(zhì)干擾小,但尿砷的檢測(cè)受各種因素(個(gè)體之間、飲食、測(cè)定分析方法等)的影響，因此有效的評(píng)價(jià)方法是尿液中砷的化學(xué)形態(tài)測(cè)定[14]。2004年，Wang等[15]首先報(bào)道了4例亞砷酸治療的APL患者尿液中砷代謝產(chǎn)物分析情況，提示每日約60%的日劑量的亞砷酸隨尿液排出，尿液中砷形態(tài)包括無(wú)機(jī)砷和甲基化砷；推測(cè)砷還可經(jīng)其他排泄途徑，如隨汗液、膽汁等排泄。

2006年日本學(xué)者報(bào)道了1例患者的血樣中砷代謝產(chǎn)物分析情況。該APL復(fù)發(fā)患者應(yīng)用亞砷酸治療，每日劑量為0.08 mg/kg，使用亞砷酸35 d誘導(dǎo)緩解治療后達(dá)完全緩解。間隔55 d，使用亞砷酸進(jìn)行鞏固治療，在鞏固治療的第4、5日，檢測(cè)血清及尿液中的砷濃度來觀察砷劑的藥動(dòng)學(xué)，其中無(wú)機(jī)砷及其甲基化代謝產(chǎn)物的濃度用HPLC測(cè)量。且采樣前3 d患者限制進(jìn)食海鮮產(chǎn)品，以免來自海產(chǎn)品的砷影響檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，血清和尿液中三價(jià)無(wú)機(jī)砷，一甲基砷、二甲基砷，血漿中無(wú)機(jī)砷，一甲基砷、二甲基砷的總濃度為18～41 μg/L，尿液中總砷的濃度在第4日可達(dá)到4464 μg/d，表明作用在血清中砷的濃度在納摩爾水平范圍內(nèi)就可以達(dá)到治療APL的效果[16]。

2007年日本學(xué)者又描述了12例復(fù)發(fā)的APL患者血清中各種砷代謝產(chǎn)物分析的結(jié)果。給予亞砷酸0.15 mg/kg后，收集了患者的血漿和尿液標(biāo)本，對(duì)無(wú)機(jī)砷和主要代謝產(chǎn)物一甲基砷和二甲基砷含量應(yīng)用HPLC/ICP-MS進(jìn)行定量分析。結(jié)果顯示，血漿中三價(jià)和五價(jià)無(wú)機(jī)砷的濃度在第1日達(dá)到了相近的藥物峰濃度值[(12.4±8.4) μg/L和(10.2±3.9) μg/L]，而甲基化代謝產(chǎn)物在血中的出現(xiàn)是延遲的。在重復(fù)給藥期間，血漿的無(wú)機(jī)砷濃度達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。相反，一甲基砷和二甲基砷濃度的增加與重復(fù)給藥頻率的增加有關(guān)。在第1日，總砷排泄率的均值大約是日劑量的20%，在1～4周則保持在日劑量的60%。這項(xiàng)研究證明亞砷酸經(jīng)由靜脈給予APL患者，給藥后產(chǎn)生的甲基化代謝產(chǎn)物被血漿迅速清除并經(jīng)由尿液排泄出去，因此在血液中不易檢測(cè)到亞砷酸的蓄積[17]。

2009年有學(xué)者對(duì)經(jīng)過誘導(dǎo)緩解治療后以及處于鞏固治療期APL患者不同時(shí)間點(diǎn)的血樣進(jìn)行采集，以此來闡明砷劑代謝產(chǎn)物的變化規(guī)律。這例患者采用亞砷酸聯(lián)合Am-80(一種視黃醇的衍生物)方法治療。應(yīng)用ICP-MS以及HPLC/ICP-MS法分別測(cè)定血細(xì)胞和血漿中總砷的含量以及血漿中無(wú)機(jī)砷和甲基化代謝產(chǎn)物的濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞中總砷含量高出血漿中4～10倍。在所有的砷劑代謝產(chǎn)物中，血漿中的五價(jià)砷酸鹽是最容易從體內(nèi)清除的，故其濃度最低。在停藥期階段，三價(jià)砷的血漿濃度比一甲基化和二甲基化的砷酸鹽下降得快。此外，檢測(cè)鞏固治療期患者外周血及血漿中砷濃度，發(fā)現(xiàn)血漿中的砷和砷代謝物濃度隨著時(shí)間增加而增加，有蓄積作用,由此認(rèn)為亞砷酸的甲基化代謝產(chǎn)物在APL患者的治療中起主要作用[18]。

隨著APL患者生存期的延長(zhǎng),中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病成為該病髓外復(fù)發(fā)、影響預(yù)后的重要因素[19]。對(duì)滲透入APL患者腦脊液的砷代謝分析報(bào)道提示，依據(jù)靜脈點(diǎn)滴亞砷酸達(dá)完全緩解狀態(tài)的APL患者血漿和腦脊液中的亞砷酸及其代謝產(chǎn)物濃度，可證明血漿中亞砷酸以與高分子量及低分子量蛋白結(jié)合的形式存在，其代謝產(chǎn)物似乎可以通過血腦屏障。亞砷酸治療后腦脊液中可檢測(cè)到一甲基砷，而且其濃度較血漿濃度高。亞砷酸輸注后可以檢測(cè)到三價(jià)無(wú)機(jī)砷和二甲基砷，但是腦脊液中砷代謝產(chǎn)物谷濃度較血漿低。這些結(jié)果表明，亞砷酸與其他化療方法聯(lián)合可能對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累的APL患者有效，其中特定的砷成分(如一甲基砷)可能發(fā)揮重要作用[20]。

2012年日本學(xué)者對(duì)1例復(fù)發(fā)的APL患者靜脈使用亞砷酸進(jìn)行治療，骨髓和外周血中的砷代謝物使用HPLC/ICP-MS進(jìn)行定量分析，骨髓中一甲基砷和二甲基砷的濃度是逐漸增加的，從第42日后逐漸下降，其中二甲基砷含量比一甲基下降緩慢。然而無(wú)機(jī)砷的濃度仍然保持較低的水平，在使用亞砷酸后的14 d才逐漸增加，在第28日達(dá)到峰值，之后逐漸下降，到第56日含量已很微弱了，五價(jià)無(wú)機(jī)砷的濃度下降是最快的，濃度也是最低的，表明骨髓中砷代謝的情況與外周血中基本符合[21]，外周血的砷代謝情況可以提示骨髓中的情況。

唾液也是部分學(xué)者研究砷代謝的標(biāo)本之一。2008年Yuan等[22]首次對(duì)砷暴露者唾液中砷形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，認(rèn)為檢測(cè)唾液中的砷可以反映砷代謝及蓄積情況。唾液腺血流量較高，化學(xué)品和代謝物可以通過被動(dòng)擴(kuò)散、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、超濾等方式從血液聚集到唾液中，提示唾液也是測(cè)量砷的途徑。2013年加拿大和中國(guó)學(xué)者對(duì)7例初治和2例復(fù)發(fā)的APL患者的唾液進(jìn)行分析，9例患者均是靜脈注射使用劑量為10 mg/d的亞砷酸，在使用亞砷酸后連續(xù)3 d對(duì)9例患者連續(xù)收集唾液標(biāo)本，采集標(biāo)本前APL患者需用去離子水徹底清洗口腔，共收集了108個(gè)標(biāo)本。對(duì)無(wú)機(jī)砷和主要的代謝產(chǎn)物一甲基砷和二甲基砷含量使用HPLC/ICP-MS進(jìn)行定量分析，對(duì)收集的標(biāo)本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)在唾液中三價(jià)無(wú)機(jī)砷占總砷含量的71.8%，甲基砷僅占7.8%，此外隨著砷劑每日的輸入，唾液中甲基砷的含量逐漸下降，可能意味著砷的甲基化過程隨著砷劑的大量輸入趨于飽和。這一結(jié)果可表明唾液可以作為合適的臨床樣本來檢測(cè)APL患者體內(nèi)砷的含量[23]。

4 結(jié) 語(yǔ)

以上研究?jī)H描繪了亞砷酸治療APL時(shí)各種砷代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的濃度及變化規(guī)律，尚未涉及這種變化與亞砷酸療效及不良反應(yīng)的關(guān)系，但為這方面研究打下了理論和技術(shù)的基礎(chǔ)，有助于醫(yī)學(xué)工作者通過亞砷酸治療APL時(shí)砷代謝產(chǎn)物的分析來設(shè)法減輕砷劑引起的不良反應(yīng)并取得更好的治療效果。APL患者體內(nèi)關(guān)于亞砷酸的詳細(xì)研究應(yīng)該繼續(xù)開展，以提供APL更好的治療效果及不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)方法。

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