卡鉑的發(fā)展、應用與展望

顧婷婷，于子函，邢彩云，劉甲雪，李文亮

卡鉑作為鉑類藥物的第二代藥物，對于治療卵巢癌、宮頸癌等癌癥，無論是單獨治療還是聯(lián)合其他藥物治療，都有很好的效果。而利用新興藥物技術如納米遞送技術、光熱治療光動力治療等治療方案與化療方案的技術結合，以及納米診療一體化技術等，不僅可以防止卡鉑的不良反應對人體造成損害，也為擴大卡鉑應用治療領域提供了可能。

一、卡鉑

卡鉑，順二胺1，1-環(huán)丁二羧酸二氨合鉑（Ⅱ）［1］，作為一種新的第二代鉑類抗癌藥，被廣泛使用?？ㄣK的主要特征在于穩(wěn)定的化學性質(zhì)，水溶性高，低于順鉑的毒性副作用；而作用機制與順鉑相似，因此可以代替順鉑，克服順鉑的不良反應，對多種腫瘤進行治療；卡鉑與非鉑類抗癌藥物無交叉耐藥性，故可以與其他多種抗癌藥物聯(lián)合使用。［2］

二、卡鉑的作用機制

卡鉑主要在DNA上起作用。卡鉑對細胞作用以后，調(diào)整信號通道的轉(zhuǎn)錄因子，例如p38、絲裂原活化蛋白激酶、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、應激活化蛋白激酶等被激活，導致基因的表達發(fā)生變化。［3］卡鉑和DNA形成六元環(huán)，顯示出更強的穩(wěn)定性和水溶性。［4］卡鉑的代謝需要兩個步驟，其一是六元環(huán)的開環(huán)過程，此反應過程較慢但卻是關鍵。其二是配基的解離，這個反應比較快。［5］根據(jù)袁浩宇等人的研究結果，卡鉑可抑制p53或防止p53發(fā)生突變，調(diào)節(jié)細胞外的蛋白激酶，降低其活性，并促進宮頸癌等癌細胞的凋亡。［6］

卡鉑的抗腫瘤機制與其他鉑類藥物的作用機制相類似，一般來說：從卡鉑中離去兩個基團以后，通過被動擴散的方式被運輸?shù)郊毎?，吸引水分子形成帶正電荷的水合物。水合物借助靜電吸引作用，遷移至DNA附近，脫去兩個水分子，被兩個嘌呤核苷酸上的N-7位取代，形成鉑藥-DNA加合物。［7］鉑類藥物通過這兩個位點的結合，與其DNA可以形成3種交聯(lián)方式，分別是DNA鏈內(nèi)交聯(lián)、鏈間交聯(lián)和DNA-蛋白質(zhì)分子間交聯(lián)。［8］其中最主要的交聯(lián)方式是1，2-d（Gp G）類型的鏈內(nèi)交聯(lián)。因此，DNA的正常表達受到了影響，進而導致腫瘤細胞的凋亡。

三、毒性及預防

（一）腎毒性及防治

腎毒性的發(fā)生主要是鉑元素在腎臟中長時間累積導致的，但較于順鉑引起的腎毒性，卡鉑的腎毒性癥狀要明顯輕。但當卡鉑藥物與一些具有腎毒性副作用的其他藥物聯(lián)合使用時，會明顯增加腎毒性損害人體，因此在臨床應用過程中需要適當?shù)卣{(diào)整使用劑量。在卡鉑用藥過程中為降低引起的腎毒性，可以在用藥前提前大量喝水或適量輸生理鹽水可起到一定的預防作用；或者在用藥后同時應用利尿類藥物如呋塞米等促進患者及時排尿，也有利于降低藥物的腎臟損害作用；用藥后也可以給予適量的甘露醇，甘露醇發(fā)生水合作用后，使尿滲透壓增高，帶出大量水分而脫水，可減少腎毒性的發(fā)生。［9］除此以外，也可以利用一些細胞保護藥，例如維生素C，谷胱甘肽，氨磷汀等保護腎小管細胞，免受卡鉑藥物毒性的損害。

（二）血液毒性及防治

鉑類藥物中最多見的血液毒性是骨髓抑制。其臨床表現(xiàn)為白細胞，粒細胞，血小板等數(shù)量的減少［10］，嚴重時，血液中的紅細胞數(shù)量會顯著減少。在卡鉑藥物的應用過程中，骨髓抑制作用較為強烈，且發(fā)生幾率較高，不僅會導致白細胞的減少，而且也會引起血小板的減少?；颊咄ǔＴ谑褂每ㄣK的時候，身體會因嚴重的抑制骨髓作用出現(xiàn)貧血等癥狀。如果卡鉑藥物與其他骨髓抑制藥物聯(lián)合使用治療時，其骨髓抑制毒副作用將變得更加嚴重。這種現(xiàn)象嚴重影響了卡鉑在癌癥治療中的可應用范圍。

對于血液毒性這類不良反應，不同階段應采取不同的防治手段。首先，對于持續(xù)進行化療的患者，應用粒細胞集落刺激因子（G-CSF）和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF），劑量最好為5μg/（kg·d），最好在化療后一天到兩天內(nèi)應用。［11］同樣也可以利用白介素-11（IL-11），是一種細胞因子，可以用來增加血小板的數(shù)量。劑量最好為50μg/（kg·d），一般在化療后6～24 h后使用，但也可能會產(chǎn)生水鈉潴留的問題。［12］近幾年來利用中藥療法聯(lián)合治療腫瘤方法增多，并且效果也比較理想，例如復方阿膠漿，可防止白細胞降低；歸脾湯和龜鹿二仙湯，可有效避免出現(xiàn)骨髓抑制的情況。［13］

（三）神經(jīng)毒性及防治

鉑類藥物作用于人體，在殺死癌細胞的同時，也會影響其他正常的神經(jīng)細胞，導致其凋亡或壞死。［14］臨床一般表現(xiàn)為包括中樞神經(jīng)毒性，神經(jīng)末梢紊亂等現(xiàn)象。

由于當前抗癌藥物的神經(jīng)毒性的作用機制尚未可知，而且卡鉑的神經(jīng)毒性較弱，表現(xiàn)出的癥狀也是輕量級的。［15］臨床上可以使用鈉通道抑制劑，如痛可寧，加巴噴丁等有效地預防和降低神經(jīng)毒性的發(fā)生；還可通過口服一些維生素B1，維生素C等營養(yǎng)藥物保護神經(jīng)細胞免受損害。對于已經(jīng)觀察到的毒性癥狀，應停止治療或減少用藥劑量。為確保藥物的有效性，應密切監(jiān)測其輕微癥狀。

此外，卡鉑也可引起過敏，脫發(fā)等癥狀，對消化系統(tǒng)、肝、代謝系統(tǒng)也有一定的毒副作用，但作用都較輕微。

四、卡鉑的耐藥機制

以一些頑固性疾病為例，在進行漫長的治療過程中，因為在人體內(nèi)長期與藥物接觸，沒有被完全抑制的病毒或細胞發(fā)生了變異，成為了不怕藥物的耐藥株。這些耐藥菌株憑借著自身對藥物的抵抗，不斷進行復制，數(shù)量逐漸增加，人體就對藥物產(chǎn)生了耐藥性。如此，也就需要人們深層探索疾病的作用機制以及對藥物進行完善。

基于上述卡鉑藥物抗腫瘤機制的多樣性以及對細胞的非特異性，確定腫瘤細胞出現(xiàn)耐藥性的途徑可以是多種的。目前主要有以下4個方面［16］：（1）在腫瘤細胞內(nèi)，藥物的蓄積減少；（2）細胞解毒能力增強，使鉑類藥物的代謝失活；（3）DNA的修復功能增強；（4）細胞凋亡通路的失活。

（一）藥物在細胞內(nèi)的蓄積減少

鉑類抗腫瘤藥物耐藥性最顯著的特點是藥物積累量減少，使細胞不足以產(chǎn)生細胞毒作用。［17］而對于卡鉑藥物，它的分子極性大，不易穿過脂質(zhì)細胞膜，主要通過轉(zhuǎn)運體出入細胞，并與細胞中的DNA形成加合物發(fā)揮治療作用。

其中作為主要的轉(zhuǎn)運蛋白，銅離子轉(zhuǎn)運蛋白（copper transporter 1，CTR1），它的表達量對細胞內(nèi)卡鉑藥物的含量起到了重要作用。細胞膜上的銅離子轉(zhuǎn)運蛋白CTR1的C端序列能夠與配體結合，對卡鉑的攝取具有重要作用。［18］有文獻指出［19］，通過CTR1蛋白的下調(diào)，可抑制藥物進入細胞，減少細胞內(nèi)藥物的累積，削弱細胞毒作用，從而使腫瘤細胞對藥物耐藥。除此以外，另外兩種銅轉(zhuǎn)運蛋白P型腺苷三磷酸酶ATP7A和ATP7B，它們表達的上調(diào)，也被發(fā)現(xiàn)與腫瘤細胞產(chǎn)生的耐藥性有關。［20］

（二）細胞解毒能力增強

鉑類藥物進入細胞后，只有少部分形成的水合鉑陽離子能夠與DNA結合，產(chǎn)生細胞毒作用，大部分則與細胞內(nèi)含巰基的化合物共軛結合，導致失活，不能與DNA分子繼續(xù)結合。而這種具有巰基的化合物主要有谷胱甘肽（glutathione，GSH）和金屬硫蛋白（metallothionein，MT）等。

1.谷胱甘肽

谷胱甘肽是細胞內(nèi)能夠與鉑類藥物共軛結合的主要物質(zhì)。GSH中富含的硫醇基團具有解毒作用。當在細胞內(nèi)其表達升高時，就會與水合鉑陽離子形成共軛加合物Pt-GSH，使得Pt與DNA分子不能結合，導致鉑藥失活，產(chǎn)生耐藥性。［21］此外，γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶也可促使細胞內(nèi)的谷胱甘肽水平升高，進而增強細胞對卡鉑的解毒作用。

2.金屬硫蛋白

金屬硫蛋白（MT）是細胞中的小分子蛋白質(zhì)，也含有硫醇基團，有解毒作用，且與重金屬有著高度的親和性。與GSH作用相似，都會與水合鉑陽離子結合，增強解毒作用從而介導耐藥。另有研究發(fā)現(xiàn)，當鉑類藥物進入細胞后，會促使MT大量地合成，使大部分Pt與其結合，減少了鉑藥分子與DNA的結合，導致對腫瘤細胞難以產(chǎn)生相應的效果，使其耐藥。［22］

（三）DNA的修復功能增強

卡鉑和腫瘤細胞的DNA主要形成鏈內(nèi)交聯(lián)，致使表達受到影響，導致腫瘤細胞凋亡。由此可看出，DNA的修復能力也是鉑類藥物產(chǎn)生耐藥性的途徑之一。關于DNA修復途徑主要包括：核苷酸切除修復（nucleotide excision repair，NER）、DNA的錯配修復（mis-match repair，MMR）、DNA的同源重組修復（homologous recombination，HR）、堿基切除修復（baseexcision repair，BER）、跨損傷合成（translesion synthesis，TLS）和非同源末端連接（non-homologous end joining，NHEJ）等。［23］

這里主要介紹核苷酸切除修復（nucleotides excision repair，NER），它在調(diào)控卡鉑藥物的耐藥性中具有非常重要的作用，也是DNA損傷修復的關鍵途徑。尤其是其中的DNA切除修復交叉互補基因1（excision repair cross-complementing gene 1，ERCC1），在此途徑中起著DNA損傷識別和鏈間切割的至關重要的作用。由于鉑類藥物是通過形成鉑藥-DNA加合物來影響DNA的轉(zhuǎn)錄和復制，致使DNA損傷。而ERCC1的表達可減少加合物的生成，修復DNA損傷，導致鉑類藥物效果降低，產(chǎn)生耐藥。因此，在臨床治療中，可通過下調(diào)腫瘤細胞的ERCC1基因的表達來減弱DNA損傷的修復能力，減少耐藥性的生成。［24］

（四）細胞凋亡通路的失活

卡鉑藥物是通過對DNA造成損傷，引起腫瘤細胞激活凋亡通路，從而使腫瘤細胞被殺死。因而當細胞凋亡通路中，遇有抑制凋亡信號傳導的物質(zhì)時，就會使腫瘤細胞的凋亡受阻，對藥物產(chǎn)生耐藥。一般會有多種蛋白參與鉑藥介導的凋亡通路，包括腫瘤抑制蛋白p53、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun Nterminal kinase，JNK）信號通路蛋白、X-連鎖凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis，XIAP）和抗凋亡蛋白如Bcl-2等。［25］

目前，對于腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥性的原因是多因素、多步驟、多水平的。對此，針對鉑藥的耐藥往往不能簡單地去解決其中一種耐藥機制，需要多方面研究考慮。

四、卡鉑的應用與研究進展

在臨床應用中，卡鉑藥物主要用于治療宮頸癌、頭頸部鱗癌、卵巢癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌等多種類型癌癥。由于作用機理與順鉑相似，且腎毒性、神經(jīng)毒性和胃腸道反應較輕［26］，有時可作為順鉑的有效代替藥物。［27］

（一）聯(lián)合其他藥物治療

聯(lián)合其他藥物共同治療使用時，相比于簡單地用卡鉑單獨治療腫瘤，具有更高的臨床價值。舉例來說，如聯(lián)合紫杉醇治療宮頸癌，宮頸癌由于發(fā)病較晚，患者難以發(fā)覺，往往就診時發(fā)現(xiàn)病情已到中晚期。它成為了女性人群中最多見的惡性腫瘤之一，且發(fā)病率位居第二位，僅次于乳腺癌。林佳等人已有研究表明，紫杉醇聯(lián)合卡鉑化療同步放療治療中晚期宮頸癌效果顯著。［28］目前，紫杉醇是僅有的既可以阻滯已聚合微管解離，又可以促進微管合并的抗癌藥物。當紫杉醇進入腫瘤細胞后，其蓄積速度會加快，從而削弱了細胞內(nèi)微管腫瘤細胞的功能，阻斷腫瘤細胞的正常分裂，并最終結束在有絲分裂期細胞的增殖過程［29-30］，而卡鉑也能通過破壞DNA分子的結構，來阻止腫瘤細胞的生長。因此，兩種治療方法的聯(lián)合使用，對宮頸癌中期和晚期治療效果顯著。

（二）聯(lián)合納米技術治療

由于卡鉑的治療范圍仍受到各種副作用及癌細胞對其產(chǎn)生的耐藥性的限制，為了規(guī)避這些問題，研究人員提出了一些新的思路來解決這些弊端。

在臨床使用抗腫瘤藥物中，藥物輸送系統(tǒng)（DDS）帶來了新的轉(zhuǎn)機和挑戰(zhàn)。新的DDS可能溶解或微溶藥物，將藥物靶向遞送至腫瘤組織，對多藥耐藥性產(chǎn)生抑制等。［31］鉑類藥物可以負載在遞送載體上到達其需要發(fā)揮藥理活性的位置上。

納米材料可作為理想的遞送載體。由于將納米材料作為載體，它可以將小分子藥物包裹在載體，從而防止腎臟對其清除以及血液中蛋白質(zhì)對藥物進行滅活。腫瘤細胞通過內(nèi)吞作用將納米藥物載體攝入，加強了細胞對于藥物的吸收能力，增加了藥物在腫瘤處的濃度。［32］這種方法不僅提升藥物的治療效果，而且還提供主動和被動靶向腫瘤的能力，抵抗耐藥等。因此將鉑類藥物通過物理或化學方法引入適當?shù)募{米載體中，可以實現(xiàn)多種多功能納米藥物遞送系統(tǒng)?，F(xiàn)已有多種類型的納米載體，如承載藥物的脂質(zhì)體；聚合物載體，如聚合物膠束、聚合物納米粒等；無機載體，如金納米粒、碳納米管、磁性納米粒子等。［33］納米藥物載體的研究發(fā)展為癌癥的高效治療提供了新的方法，它利用載體在腫瘤部位的EPR效應，能夠增強藥物的靶向遞送性，提高藥物在腫瘤中的蓄積。［34］此外，納米藥物輸送系統(tǒng)也實現(xiàn)了藥物與各種治療方案的聯(lián)用。如化療療法，基因免疫治療和光療法，表現(xiàn)了聯(lián)合應用的多樣化，體現(xiàn)出不同治療策略的結合。不光如此，近年來利用納米遞送體系進行診療一體化也備受社會關注。

1.治療方案的聯(lián)合

化學療法中使用的化學藥物一般包括拓撲異構酶抑制劑、抗微管劑、抗代謝類藥物如吉西他濱，甲氨喋呤等。免疫療法中目前主要研究方向之一為免疫檢查點抑制劑療法。免疫檢查點通常由腫瘤細胞操縱，以逃避免疫系統(tǒng)的免疫監(jiān)視。免疫檢查點抑制劑的出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)了這種情況，它可與鉑類藥物一同發(fā)揮對癌癥的治療作用。

光療分為光熱療法（PTT），光動力學療法（PDT）兩種。光熱治療法是使用具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料，利用其靶向性識別技術，聚集在腫瘤組織附近，并在外部光源（一般是近紅外光）的照射下將光能轉(zhuǎn)化為熱能，來殺死癌細胞的一種治療方法。［35］光動力學療法是利用光敏劑將能量傳遞給周圍的氧，生成活性很強的單態(tài)氧。單態(tài)氧能與附近的生物大分子發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生細胞毒性進而使腫瘤細胞凋亡或壞死?；诳ㄣK藥物對癌癥顯示出優(yōu)異的效果，因而與光動力療法的聯(lián)合可提供雙重的治療效果。然而，由于光對人體內(nèi)深層腫瘤的穿透有限，光動力學療法可能效率低下。另外，原先存在或因PDT引起的缺氧腫瘤微環(huán)境也可能會降低了光動力療法的抗腫瘤效果。［36］

2.納米診療一體化

納米診療一體化是運用納米載體遞送具有診斷功能和治療的藥物，將疾病更好地進行診斷和治療，有利于達到最佳治療效果。［37］

其中生物醫(yī)學成像是腫瘤診斷的重要方法，一般包括磁共振成像技術（MRI）、光學成像、超聲成像技術（USI）、正電子發(fā)射斷層成像技術（PET）、X射線斷層掃描技術（CT）等。

其中光學成像是成像探針和光學信息檢測相結合，可進行生物體內(nèi)成像，檢測醫(yī)學信息的技術。它具有高靈敏度、時空分辨率高、實時成像及安全性高等優(yōu)勢。［38］目前近紅外熒光探針主要有有機染料、量子點和上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料（UCNPs）。但有機染料和量子點主要有光漂白效應、熒光背景導致對比度低等一系列缺點。而UCNPs具有可抑制背景熒光、光穩(wěn)定性好、熒光壽命長等特點［39］，因此可被應用于納米診療體系中，有良好的生物醫(yī)學應用前景。

磁共振成像技術（Magnetic Resonance Imaging，MRI）以無創(chuàng)性、高分辨率及無輻射等特點在臨床疾病診斷中備受青睞。但因MRI敏感性較低，臨床應用時常借助造影劑以增強診斷靈敏度。造影劑主要分為陽性造影劑（T1造影劑）和陰性造影劑（T2造影劑）。陽性造影劑主要以二乙三胺五乙酸釓（Gd-DTPA）為代表，應用也愈發(fā)廣泛。同樣地，作為陰性造影劑——氧化鐵納米顆粒（IONP），易于制備，生物相容性良好，且自身作為納米分子探針應用于MRI中，在疾病的診斷和治療方面，前景十分有發(fā)展。［40］

不過，每一種成像技術都有一定的優(yōu)缺點，不可能適用于所有的臨床技術。基于此，利用不同診斷模式提供互補的診斷信息，可以最大程度上增加診斷的準確度與靈敏度。于是，多模式成像技術出現(xiàn)在納米診療一體化中。［41］具有多模式成像技術的納米載鉑體系多采用MRI與光學成像技術聯(lián)用。［35］但目前多數(shù)的納米診療一體化都處于尚未成熟階段，還有一些問題需要優(yōu)化，例如，怎樣使診療載體的制備組成過程簡單化；如何控制最佳的治療劑量等。這些困難可能會需要時間來改善解決，以便突破瓶頸去更好地應用在臨床治療中。

不光如此，現(xiàn)今還有一些新興技術來克服卡鉑的缺陷，比如利用腫瘤細胞特定的Warburg效應，對卡鉑藥物進行糖基化修飾，可有效降低毒副作用，提高藥物對腫瘤細胞的靶向性。［42］還有與其他金屬形成配合物，進而得到了具有穩(wěn)定性高、選擇性強等優(yōu)點的新型藥物。［43］因此，為實現(xiàn)卡鉑藥物的最大治療潛力，就要優(yōu)化藥物對腫瘤細胞的靶向作用，盡可能地降低毒副作用和減少耐藥性的產(chǎn)生。

總之，納米材料的快速發(fā)展為組合藥物的輸送提供了一個有希望的平臺，解決了許多因藥物原因不能達到有效治療疾病的問題。穩(wěn)定和多功能的納米遞送系統(tǒng)的開發(fā)必將提高基于Pt的聯(lián)合治療的療效。并且隨著新穎想法的出現(xiàn)，設計新藥和研究的不斷進行，鉑類藥物的納米多功能遞送體系在臨床的應用也將成為現(xiàn)今社會的發(fā)展趨勢，并且在臨床中的潛在應用范圍也會擴大。

六、結語和展望

綜上所述，卡鉑藥物對腫瘤細胞有很大的抑制作用，但是會伴有腎毒性，比較嚴重的血液毒性和其他輕微的不良反應。在治療過程中聯(lián)合其他藥物或者利用新興技術如納米載體，進行有目的性的治療，可以減少其耐藥性或副作用。其次，納米診療一體化也慢慢出現(xiàn)在人們的視野中，并且可以同時對疾病進行診斷與治療。近年來，隨著研究與探索的不斷深入，卡鉑的作用機理也越來越清楚明朗。隨著給藥技術的提高和新的聯(lián)合用藥策略的開發(fā)，卡鉑將會有更廣泛的臨床應用。