化療栓塞聯(lián)合替拉扎明治療肝癌的研究進(jìn)展

李 卿， 梁 斌

肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是目前全球第6位常見惡性腫瘤及第3位腫瘤致死病因，嚴(yán)重威脅人類健康［1］。TACE是目前公認(rèn)的治療不可切除性肝癌的有效方法之一［2］。然而，近年研究發(fā)現(xiàn)栓塞腫瘤血管往往不徹底，殘存的腫瘤細(xì)胞處于一種缺氧狀態(tài)；而這些缺氧的腫瘤細(xì)胞不但對常規(guī)化療藥物及內(nèi)照射物質(zhì)不敏感，并可能對缺氧產(chǎn)生應(yīng)答而繼續(xù)存活甚至演進(jìn)［3］。這可能是肝癌經(jīng)導(dǎo)管介入治療遠(yuǎn)期療效不甚理想的重要原因。缺氧腫瘤細(xì)胞已成為肝癌介入栓塞治療后亟待解決的靶點(diǎn)。替拉扎明（tirapazamine）是一種具有選擇性缺氧細(xì)胞毒性的生物還原劑，是目前靶向缺氧腫瘤細(xì)胞的主導(dǎo)藥物［4］。TACE聯(lián)合替拉扎明治療肝癌有望實(shí)現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤作用。

1 TACE治療肝癌的原理與不足

肝臟與肝癌病變的血流供應(yīng)特點(diǎn)為TACE治療肝癌提供理論基礎(chǔ)。正常肝組織血供75%以上來源于門靜脈，而肝癌病灶血供90%以上來源于肝動(dòng)脈。介入栓塞通過阻斷肝癌供養(yǎng)血管，誘導(dǎo)腫瘤局部缺血缺氧繼而腫瘤壞死，達(dá)到控制腫瘤的目的；化療栓塞和內(nèi)照射栓塞可導(dǎo)致更為廣泛的腫瘤壞死［5］。以栓塞為基礎(chǔ)的經(jīng)導(dǎo)管介入治療技術(shù)已成為不可切除性肝癌的主要治療方法。

然而，近年來的研究對經(jīng)動(dòng)脈栓塞治療肝癌的療效提出了質(zhì)疑。研究發(fā)現(xiàn)缺氧程度和持續(xù)時(shí)間的不同會(huì)對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生截然不同的影響。劇烈或持續(xù)的缺氧誘導(dǎo)細(xì)胞死亡；而輕度或短暫的缺氧可能導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生一系列適應(yīng)性反應(yīng)，如激活調(diào)控細(xì)胞存活、糖代謝轉(zhuǎn)換、血管生成、浸潤轉(zhuǎn)移及耐藥等方面的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而避免缺氧誘導(dǎo)性死亡甚至獲得更高程度的惡性表型［6］。介入栓塞治療肝癌的目的是阻斷腫瘤血液供應(yīng)，但是，由于肝癌血供的復(fù)雜性以及介入栓塞技術(shù)的局限性，可能無法完全栓塞腫瘤供養(yǎng)血管，這使得栓塞在導(dǎo)致部分腫瘤細(xì)胞急劇缺血缺氧而壞死的同時(shí)，還引起部分腫瘤細(xì)胞由于血供減少而處于一種相對缺氧狀態(tài)。有研究證實(shí)介入栓塞后殘存的肝癌細(xì)胞可對缺氧產(chǎn)生應(yīng)答，進(jìn)而改變腫瘤生物學(xué)進(jìn)程，如將細(xì)胞糖代謝途徑由有氧氧化轉(zhuǎn)換為無氧醇解［7］和激活腫瘤血管生成［8］。另外，研究還表明這些殘存的缺氧腫瘤細(xì)胞很可能會(huì)對常規(guī)化療藥物（如阿霉素、順鉑等）和內(nèi)照射物質(zhì)（如釔90、碘131等）具有抵制性［9］。這可能是肝癌經(jīng)導(dǎo)管介入治療后腫瘤復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移的原因之一。所以，靶向缺氧細(xì)胞治療對提高肝癌介入栓塞療效具有重要價(jià)值。

2 替拉扎明靶向缺氧細(xì)胞治療機(jī)制及現(xiàn)狀

研究發(fā)現(xiàn)大部分實(shí)體腫瘤細(xì)胞的含氧量低于正常組織細(xì)胞，這些缺氧的腫瘤細(xì)胞對常規(guī)化療藥物和放療不敏感，成為實(shí)體腫瘤治療的挑戰(zhàn)［10-11］。常氧條件下，輻射產(chǎn)生的自由基與氧結(jié)合造成DNA損傷；而缺氧條件下，輻射產(chǎn)生的自由基不能與氧結(jié)合而被細(xì)胞內(nèi)非蛋白巰基的氫還原，這可能是缺氧腫瘤細(xì)胞對放療耐受的原因之一［12］。化療主要作用于增殖速度快的常氧腫瘤細(xì)胞，而缺氧腫瘤細(xì)胞增殖速度較慢，同時(shí)這些缺氧細(xì)胞遠(yuǎn)離功能血管，位于非功能血管附近，使得化療藥物很難灌注到這些部位，這可能解釋了缺氧細(xì)胞對化療耐受的原因［11］。然而，缺氧細(xì)胞的存在也為腫瘤靶向治療提供了機(jī)會(huì)。

替拉扎明的藥理機(jī)制是在缺氧狀態(tài)下，替拉扎明被細(xì)胞還原酶還原成為高度活性自由基，后者通過脫氫作用氧化細(xì)胞內(nèi)分子，誘導(dǎo)雙鏈和單鏈DNA斷裂，以及染色體斷裂，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，隨后替拉扎明自由基逐步獲得電子形成無活性的代謝產(chǎn)物SR4317和SR4330；而在常氧狀態(tài)下，替拉扎明自由基被氧化重新形成替拉扎明，同時(shí)伴有毒性很低的超氧自由基的產(chǎn)生［4］。替拉扎明對腫瘤的作用強(qiáng)烈依賴于氧合水平，缺氧條件正是該反應(yīng)的重要決定因素［13］。替拉扎明通過選擇性地殺死腫瘤中的缺氧細(xì)胞，可以增強(qiáng)放療的抗腫瘤作用，也可以提高化療藥物的抗癌活性［11］。

體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示：在放療前1 h，對黑素瘤細(xì)胞系給予替拉扎明，能夠抑制腫瘤的生長［14］；對人宮頸癌細(xì)胞（Hela）給予替拉扎明，會(huì)產(chǎn)生生長抑制的作用，而替拉扎明聯(lián)合磷脂酰肌醇-3激酶抑制劑可以顯著增強(qiáng)這種抑制作用［15］；另外，替拉扎明對人卵巢癌細(xì)胞株也有抑制作用，替拉扎明聯(lián)合磷脂酰肌醇-3激酶抑制劑同樣顯著增強(qiáng)對人卵巢癌細(xì)胞株的抑制作用［16］；在對人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251細(xì)胞的研究顯示，替拉扎明對乏氧的U251細(xì)胞有細(xì)胞毒性作用，而且替拉扎明與順鉑聯(lián)合用藥可以使毒性更強(qiáng)［17］。

臨床Ⅰ期試驗(yàn)：在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）治療中，替拉扎明已被證實(shí)可增加單藥順鉑治療NSCLC的活性［11］；在局限期小細(xì)胞肺癌（LSCLC）治療中，替拉扎明可以提高患者生存率［18］；在晚期頭頸癌治療中，聯(lián)合應(yīng)用替拉扎明、順鉑和放療產(chǎn)生了非常良好和持久的臨床反應(yīng)［19］；在局部宮頸癌的治療中，替拉扎明聯(lián)合順鉑和放療獲得了理想的效果［18］。

臨床Ⅱ期試驗(yàn)：非小細(xì)胞肺癌試驗(yàn)表明，替拉扎明可以安全添加到順鉑中，且有效提高了反應(yīng)率和生存期［11］；在非小細(xì)胞肺癌治療中，替拉扎明聯(lián)合胸段放療治療是有效的，值得進(jìn)一步探索［18-20］；在局部晚期頭頸癌患者中，替拉扎明、順鉑聯(lián)合放療的 效果優(yōu) 于 順鉑、5-氟 尿 嘧 啶 聯(lián) 合 放 療［11，18］；在晚期宮頸癌、轉(zhuǎn)移性黑素瘤、復(fù)發(fā)性卵巢癌、原發(fā)性腹膜癌治療中，替拉扎明聯(lián)合順鉑的方案也獲得了不錯(cuò)的效果［11］。

臨床Ⅲ期試驗(yàn)：在晚期非小細(xì)胞肺癌患者中，替拉扎明聯(lián)合順鉑治療比單純應(yīng)用順鉑治療更有利于生存［21］。但是，在比較順鉑-替拉扎明和順鉑-依托泊苷的研究中，未能證明使用替拉扎明替代依托泊苷在進(jìn)展時(shí)間和生存率方面有任何益處，而且在卡鉑和紫杉醇方案中添加替拉扎明也沒有改善進(jìn)展時(shí)間和生存率，卻顯著增加了卡鉑和紫杉醇方案的毒性［11］；頭頸癌治療中，在放療和順鉑方案中添加替拉扎明并不能提高患者總生存期［11，22］；在局部進(jìn)展期宮頸癌治療中，標(biāo)準(zhǔn)順鉑放化療聯(lián)合替拉扎明，也未能提高總生存期［23］。綜上，就目前結(jié)果來看，臨床Ⅲ期試驗(yàn)大部分結(jié)果為陰性。

替拉扎明臨床試驗(yàn)出現(xiàn)陰性結(jié)果的原因很可能是腫瘤內(nèi)缺乏足夠的缺氧細(xì)胞群體。Siim等［13］通過多種鼠源及人源腫瘤移植瘤動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，替拉扎明誘導(dǎo)的DNA損傷在不同類型腫瘤之間存在很大的差異，而這種差異性主要?dú)w因于不同類型腫瘤之間氧合狀態(tài)的差別，即腫瘤缺氧程度是影響替拉扎明細(xì)胞毒性的主要因素。另外，Durand等［24］通過球形細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)替拉扎明在腫瘤中心區(qū)域活性最小，他們認(rèn)為替拉扎明在達(dá)到缺氧的腫瘤中心之前可能已被還原而失活。因此，Marcu等［4］總結(jié)，替拉扎明是一種有效的靶向缺氧腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒劑，然而由于某些腫瘤缺乏足夠多的缺氧細(xì)胞群體以致預(yù)期的藥物毒性效應(yīng)未能有效發(fā)揮。這可能解釋了為什么單獨(dú)應(yīng)用替拉扎明抗腫瘤效果不明顯。

3 TACE聯(lián)合替拉扎明治療肝癌的可行性與潛在問題

在肝癌介入治療領(lǐng)域，替拉扎明與TACE聯(lián)合治療有望實(shí)現(xiàn)更為有效的協(xié)同抗腫瘤作用。首先，替拉扎明可以彌補(bǔ)介入栓塞治療的缺陷，肝癌介入栓塞治療后殘存腫瘤缺氧及缺氧細(xì)胞對放化療抵制是目前經(jīng)導(dǎo)管介入技術(shù)自身所造成而又難以解決的問題，但這些缺氧細(xì)胞的存在恰好是替拉扎明所期待的藥理環(huán)境，替拉扎明很可能將肝癌介入栓塞后產(chǎn)生的腫瘤缺氧細(xì)胞由治療難題轉(zhuǎn)變?yōu)橹委焹?yōu)勢。其次，經(jīng)導(dǎo)管介入技術(shù)有助于發(fā)揮替拉扎明的缺氧細(xì)胞毒效應(yīng)，一方面經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈內(nèi)給藥聯(lián)合腫瘤血管栓塞，可以提高腫瘤內(nèi)藥物濃度及其向缺氧區(qū)腫瘤細(xì)胞的滲透力［25］；另一方面經(jīng)導(dǎo)管技術(shù)不但能實(shí)現(xiàn)先灌注藥物，再栓塞腫瘤血管的經(jīng)典化療栓塞方案，也可以通過制備替拉扎明藥物栓塞微球，控制栓塞治療過程中藥物釋放的時(shí)間和劑量，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化聯(lián)合治療方案［26-27］。

TACE聯(lián)合替拉扎明治療肝癌在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中展示了較好結(jié)果。Sonoda等［28］評估替拉扎明聯(lián)合明膠微球治療對兔肝腫瘤的效果。實(shí)驗(yàn)采用兔VX2肝腫瘤模型，將20只荷瘤兔隨機(jī)分為四組，分別接受0.9%NaCl溶液肝動(dòng)脈內(nèi)注射、明膠微球經(jīng)肝動(dòng)脈栓塞、替拉扎明腹腔注射（300 mg/m2）、明膠微球經(jīng)肝動(dòng)脈栓塞聯(lián)合替拉扎明腹腔注射處理。治療后7 d通過MRI成像比較肝腫瘤體積生長率，結(jié)果顯示0.9%NaCl溶液組、明膠微球組、替拉扎明組和明膠微球聯(lián)合替拉扎明組的腫瘤生長率分別為519.15%、279.24%、369.78%和119.87%，聯(lián)合治療組顯著低于其他組。該研究表明替拉扎明聯(lián)合明膠微球可增強(qiáng)替拉扎明的抗腫瘤作用，TACE聯(lián)合替拉扎明可能為肝癌患者提供一種新的治療策略。

Lin等［29］利用乙型肝炎病毒X蛋白（hepatitis B virus X protein，HBx）轉(zhuǎn)基因小鼠（一種自發(fā)性HCC小鼠模型）探究替拉扎明是否增強(qiáng)肝動(dòng)脈結(jié)扎（模擬介入栓塞）對HBx轉(zhuǎn)基因小鼠肝腫瘤的殺傷作用。該研究證明了HBx轉(zhuǎn)基因小鼠模型中肝腫瘤完全由肝動(dòng)脈供血，并且通過劑量遞增試驗(yàn)確定了3 mg/kg替拉扎明的劑量來評價(jià)治療的效果。首先，該研究采用隨機(jī)對照試驗(yàn)，將HBx轉(zhuǎn)基因小鼠肝細(xì)胞肝癌模型通過尾靜脈分別注射0.9%NaCl溶液、多柔比星（10 mg/kg）、T替拉扎明（3 mg/kg），再行肝動(dòng)脈結(jié)扎。治療后第1和第7天對小鼠進(jìn)行相關(guān)檢測，結(jié)果顯示替拉扎明-肝動(dòng)脈結(jié)扎組和多柔比星-肝動(dòng)脈結(jié)扎組腫瘤壞死率分別為98.2%和1.67%，替拉扎明-肝動(dòng)脈結(jié)扎治療組顯著高于多柔比星-肝動(dòng)脈結(jié)扎治療組。研究者進(jìn)一步將HBx轉(zhuǎn)基因小鼠隨機(jī)分為三組，分別給予短暫結(jié)扎肝總動(dòng)脈、替拉扎明（3 mg/kg）、替拉扎明-肝總動(dòng)脈結(jié)扎處理，病理學(xué)結(jié)果顯示，只有替拉扎明-肝總動(dòng)脈結(jié)扎治療的小鼠HCC壞死大約為99%，而另外兩組HCC中均未發(fā)現(xiàn)壞死改變。該研究表明，替拉扎明可以顯著增強(qiáng)肝動(dòng)脈結(jié)扎對HBx轉(zhuǎn)基因小鼠肝腫瘤的殺傷作用，并且替拉扎明靶向殺傷肝動(dòng)脈結(jié)扎后的腫瘤缺氧細(xì)胞，不會(huì)殺傷正常組織的缺氧細(xì)胞，替拉扎明與肝動(dòng)脈結(jié)扎聯(lián)合治療表現(xiàn)出協(xié)同作用。這項(xiàng)臨床前研究為肝癌替拉扎明-TACE治療方案的臨床規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。

目前，替拉扎明聯(lián)合介入栓塞治療肝細(xì)胞癌的Ⅰ期臨床試驗(yàn)已完成，結(jié)果顯示采用經(jīng)肝動(dòng)脈灌注替拉扎明（5、10、20 mg/m2遞增劑量）后再行肝動(dòng)脈栓塞的聯(lián)合治療是安全、有效的（67%完全反應(yīng)率）［30］。而比較其與傳統(tǒng)肝動(dòng)脈化療栓塞在中期肝細(xì)胞癌的有效性和安全性的多中心、隨機(jī)、對照、開放的Ⅱ期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行之中。

然而，替拉扎明聯(lián)合介入栓塞治療肝癌也潛在問題。比如替拉扎明在亞致死性缺氧條件下就可以被激活，這就造成替拉扎明可能在含氧不足的正常組織中引起毒性反應(yīng)［20］。與替拉扎明相關(guān)的毒性反應(yīng)包括惡心嘔吐、腹瀉、體重減輕、皮疹、肌肉痙攣、耳鳴、急性可逆性聽力喪失、視力障礙、心臟缺血和短暫的意識(shí)喪失等。替拉扎明的毒性反應(yīng)，尤其是耳毒性，是劑量依賴性的，通常與血漿中替拉扎明的峰值濃度有關(guān)，所以替拉扎明的使用有嚴(yán)格的劑量限制，而且不同條件下的劑量限值又有不同，這就使得替拉扎明既要達(dá)到靶向殺傷作用又要避免毒性副作用面產(chǎn)生了兩難的局面［31］。除此之外，替拉扎明還被證明具有血管破壞的特性，這可能有效地限制其進(jìn)一步滲透到腫瘤缺氧區(qū)域，難以發(fā)揮其靶向殺傷作用。替拉扎明的體外研究表明，雖然該藥物在缺氧條件下對細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用，但臨床試驗(yàn)沒有顯示替拉扎明作為單一藥物的顯著活性。在體內(nèi)，替拉扎明對缺氧腫瘤細(xì)胞的優(yōu)先活性約為3倍，遠(yuǎn)低于體外常見的50-500因子［24］。Ⅲ期臨床試驗(yàn)中，導(dǎo)致令人失望的結(jié)果的因素之一可能是替拉扎明只對那些缺氧腫瘤細(xì)胞數(shù)量眾多的患者有益。另外，人類肝細(xì)胞癌經(jīng)常與肝硬化共存，這就限制了替拉扎明靶向缺氧細(xì)胞的毒性作用，因?yàn)橛谐浞肿C據(jù)表明，肝硬化時(shí)肝臟的血液供應(yīng)由肝動(dòng)脈和門靜脈共同提供，動(dòng)脈栓塞不能實(shí)現(xiàn)足夠的缺氧條件來激活肝硬化肝癌組織中的替拉扎明；此外，大多數(shù)中間階段的肝腫瘤通常在其主要腫瘤周圍生長有幾顆衛(wèi)星腫瘤，這些小的衛(wèi)星腫瘤也可以通過門靜脈灌注，所以也能抵抗TACE或替拉扎明與TACE的聯(lián)合治療［29］。上述因素可能對替拉扎明靶向缺氧細(xì)胞毒性作用的分析造成了一定影響。但是替拉扎明依然對肝癌治療有重大意義，替拉扎明聯(lián)合TACE聯(lián)合治療依然值得進(jìn)一步深入研究。

肝癌TACE術(shù)后殘存的缺氧腫瘤細(xì)胞可能是導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)的原因之一，但這些缺氧腫瘤細(xì)胞也為靶向缺氧治療提供了可能。替拉扎明作為一種靶向缺氧細(xì)胞毒性藥物可彌補(bǔ)介入栓塞治療的不足，兩者聯(lián)合可能為肝癌綜合介入治療提供新的治療策略。